法人別リリース

ハエトリソウは「大きいほど速く閉じる」

秋田県立大学 — Fri, 29 May 2026 16:00:00 +0900

令和８年５月２９日
秋田県立大学北海道大学埼玉大学

Ｐｒｅｓｓ　Ｒｅｌｅａｓｅ

ハエトリソウは「大きいほど速く閉じる」～数理モデルにより葉の大きさと曲がり方の関係を発見～
■　概要
　食虫植物のハエトリソウが虫を捕まえるときの葉を閉じる速度は、これまでの研究では、大きな葉は速く閉じ、小さな葉は遅く閉じることが知られていましたが、葉の大きさと運動速度の関係は十分に解明されていませんでした。本研究では、秋田県立大学の大橋雄二教授・平田美智子大学院生（システム科学技術研究科総合システム工学専攻）と、北海道大学の津川暁准教授、埼玉大学の豊田正嗣教授・須田啓助教らの共同研究により、CTスキャンや三次元再構築データを用いて、ハエトリソウの閉合運動を再現できる数理モデルの開発に成功しました。その結果、葉が閉じる速さには、葉の大きさだけでなく曲がり方（曲率）が深く関係していることが明らかになりました。特に、小さい葉では高速に閉じることが難しいことが示されました。
　この成果は、ハエトリソウの高速運動の仕組みを理解する手がかりになるだけでなく、生物の仕組みを工学に応用するバイオミメティクス研究にも役立つことが期待されています。将来的には、柔らかい構造を動かす新しい仕組みの開発や、大きさによって動きが変わる新しいソフトロボットへの応用につながる可能性があります。
■　発表のポイント
１．CTスキャン解析や運動の三次元再構築データから幾何学的特徴量を抽出し、ハエトリソウの閉合運動を再現する数理モデルの開発に成功しました。
２．ハエトリソウ葉のサイズと曲率の制約条件が明らかになり、小さな葉は大きな葉よりも速く閉じることはできないことが示されました。
３．ハエトリソウ閉合運動の仕組みの解明に貢献するだけでなく、大きさに応じた動きの制御や曲面構造の設計などのソフトロボティクスの革新的な方法論になることが期待されます。

図1：閉合運動は葉のサイズにより変化する

■　成果掲載誌
本研究成果は，国際学術誌 PLOS ONE誌に、令和8年5月26日14:00(アメリカ東部時間，5月27日午前3:00)に掲載されました。

論文タイトル：Size–Curvature Constraint in the Closing Motion of Venus Flytrap Leaves （ハエトリソウ葉の閉合運動におけるサイズと曲率の制約条件)

著者：Michiko Hirata, Zichen Kang, Hiroki Asakawa, Hiraku Suda, Masatsugu Toyota, Yuji Ohashi, Satoru Tsugawa

DOI：https://doi.org/10.1371/journal.pone.0349246

■　研究の背景
・研究の背景
　ハエトリソウ（Dionaea muscipula）は、1秒以内に葉を閉じて虫を捕らえる食虫植物です。葉身は二枚貝のような構造で構成され、通常6つの感覚毛を有し、この感覚毛が約30秒以内に2回刺激されると、葉が閉じることが知られています。筋肉を持たないにもかかわらず、ハエトリソウが非常に速く動くことから、多くの研究者がその仕組みに注目してきました。しかし、葉を高速で閉じる力学的な仕組みについては、まだ十分に解明されていませんでした。これまでには、細胞内に水が流入し圧力（膨圧）が生じ、葉が変形するという説や、葉に蓄えられた弾性エネルギーが一気に解放されることで急速に閉じる「座屈不安定性」という説が提案されていました。しかし、「大きな葉は速く閉じ、小さな葉は遅く閉じる」という葉のサイズと運動速度の関係は説明できていませんでした。そこで本研究では、葉の大きさや開き方、閉じる速さを詳しく測定し、形と運動の関係を調べました。さらに、CTスキャンと三次元再構築データをもとに、ハエトリソウの閉合運動を再現できる数理モデルを開発し、葉の形状が運動速度にどのように影響するかを解明することを目指しました。

図2：葉のサイズと閉合速度の関係と数理モデルの開発

（a）葉のサイズW（左）と閉合時の角度変化の様子（中央），葉のサイズと閉合速度の関係（右）．(b)開状態と閉状態のCTスキャンデータ．(c)葉の表面の黒点の三次元再構築の方法（左）と構築し曲率を計算した結果（右）．(d)閉合運動を再現する数理モデルの式と再現した結果．開状態（青）と閉状態（赤）を表す．

・本研究の成果
　本研究では、ハエトリソウの葉の大きさや閉じる速さを測定し、葉の形と運動の関係を調べました。閉合速度は、葉が閉じるときの開き具合（開口角度）の変化から算出しました（図2a）。その結果、葉が大きいほど速く閉じる傾向があることが分かりました。一方で、葉のサイズが6㎜未満、または21㎜を超える場合には、葉はほとんど閉じないことも確認されました。さらに、葉の動きを詳しく理解するために、CTスキャンと3次元再構築データを用いて、ハエトリソウの閉合運動を再現する数理モデルを開発しました（図2b-d）。このモデルによって、開いた葉が閉じた形へ変化する様子を再現することができます。閉合運動を理解するうえで重要なのが、葉の「曲がり具合」を表す指標Dです（図3a）。葉は閉じる際に、外向きに反った状態から内向きに曲がった状態へ変形します。開いた状態の曲がり具合をDop、閉じた状態をDclとすると、葉の曲がり具合がDopからDclへ変化することで閉合運動が起こります。また、葉の高さHと曲がり具合Dの関係を調べたところ（図3b）、小さい葉ほど強く曲がっていることが分かりました。図の色は葉の曲がりの強さ（平均曲率）を示しており、赤いほど大きく曲がっています。さらに、実際の葉で観察されたDの変化（Dop→Dcl）を整理すると（図3c）、全てのデータが特定の範囲（オレンジ色の領域）に収まることが分かりました。この結果は、葉のサイズと曲がり方には制約があり、小さい葉は大きい葉のように高速で閉じることが難しいことを示しています。

図3：葉のサイズと曲率の制約条件．

(a)葉の曲がり具合Dの模式図（閉状態のD：Dcl，開状態：Dop）．(b)葉の高さHと閉状態の葉の曲がり具合Dclの形態空間．カラープロットは平均曲率を示す．(c)葉の高さHと葉の曲がり具合Dの関係．矢印は実データでの閉合時のDの変化（Dop→Dcl）を示す．

・今後の期待
　今回の研究から、ハエトリソウの葉には「大きさ」と「曲がり方」に一定の制約があることが分かりました。特に、葉のサイズが6㎜未満、または21㎜を超える場合には、上手く閉じることができない可能性が示されました。これは、葉を動かす力である膨圧や座屈不安定性が働いても、葉の形によって「変形しやすさ」に限界があるためであると考えられます。つまり、葉の形そのものが、どの程度速く、どのように動けるかを決めている可能性があります。そのため、形状による運動の限界を理解することは、今後ハエトリソウの運動メカニズムを解明するうえでとても重要です。さらに、この成果は、生物の仕組みを工学に応用するバイオミメティクス分野にも役立つと期待されています。例えば、大きさによって動き方が変わる新しい機構や、柔らかく曲がる構造を制御する技術の開発につながる可能性があり、将来的にはソフトロボットへの応用も期待されています。

■　用語解説
（１）曲率
物体や曲面がどれくらい曲がっているかを表す量。平均曲率は、値が大きいほど曲がりが急になり、値が小さいほど平らに近いことを示す。
（２）バイオミメティクス
生物が持つ機能・構造・動力学などを模倣して、新しい技術やモノづくりに役立てる科学技術。
（３）ソフトロボティクス
柔軟な材料を用いて、生物のしなやかな運動や環境への適応性を模倣するロボットの設計・開発を対象とする研究分野。
（４）座屈不安定性
構造物がある一定の条件下で安定性を失い、元の形状から大きく変形する性質。ハエトリソウでは葉の内側の圧力変化により安定性を失い、葉が一気に閉じる運動が引き起こされていると考えられている。
（５）形態空間
生物などの多様な形を、「大きさ」「曲がり具合」「形の偏り（異方性）」などの特徴量を用いて表示する仮想的な空間。異なる形状どうしを定量的に比較し、形の違いや共通性を可視化できる。

■　研究体制と支援
　本研究は、秋田県立大学（平田美智子、大橋雄二教授）、北海道大学(津川暁准教授)、埼玉大学(豊田正嗣　教授、須田啓助教)の共同研究として行われました。
　本研究は、文部科学省の科学研究費補助金(JP23H01143, JP22J00902, JP25KJ0714, JP24H00565, JP25K18499, JP25K18427)、科学技術振興機構（JST CREST JPMJCR2121, JST ERATO JPMJER2403）の支援を受けて行われました。

［右］大橋教授　［右］平田さん

原発事故後の放射線被ばくが鱗翅目昆虫に及ぼす影響

秋田県立大学 — Fri, 29 May 2026 09:00:00 +0900

令和８年５月１９日
秋田県立大学
秋田県立大学生物資源科学部生物環境科学科の田中草太助教［専門：放射生態学］（土壌環境学研究室）らの共同研究チームは、福島原発事故後に報告された鱗翅目昆虫の形態異常について、モデル生物のカイコを用いて放射線の直接的な影響を検証しました。本研究では、放射性セシウム（137Cs）の内部被ばく実験およびガンマ線照射実験により、低線量・低線量率被ばくの影響を評価するとともに、外部形態と体細胞突然変異が生じる線量を解明しました。これまで不明瞭であった線量効果関係を明らかにし、福島原発事故後の放射線被ばくによって、鱗翅目昆虫類が直接的な影響を受ける可能性は低いことを示しました。本研究の成果は、福島原発事故後の放射線被ばくが生物と生態系に及ぼす影響をまとめたSpringer Nature英文書籍（オープンアクセス）に掲載されました。

■概要
〇福島第一原子力発電所事故により環境中に放出された放射性セシウムの一部は、生物の食う・食われる関係である食物連鎖を通じて長期的に生態系を循環します。これらの放射性セシウムは、生物に対して慢性的な被ばくを生じさせますが、その影響については解明されていません。本研究では、事故後に形態異常が報告された鱗翅目昆虫に対する低線量・低線量率被ばくの影響を評価するため、モデル生物であるカイコを用いた被ばく影響評価を実施しました。
〇環境中の被ばくを模擬するため、カイコの人工飼料に137CsCl 溶液を滴下し、全幼虫期間を汚染された餌で飼育する内部被ばく実験系を構築しました（図1）。餌から受ける外部被ばくと、餌を摂食することで生じる内部被ばく線量は、それぞれガラス線量計と放射線挙動解析コードPHITS を用いて推定しました。この結果、原発事故後の137Cs 沈着量を上回る汚染レベルの餌を与え続けても、カイコ幼虫の被ばく線量率は、約1mGy/day であり、外部形態には影響が生じないことが明らかになりました。さらに、体色の黒
い黒縞と体色の白い姫蚕を交配することで、外皮の白斑発生から体細胞突然変異を検出可能なカイコ系統を作出し、形態異常と体細胞突然変異が生じる線量をガンマ線照射により評価しました（図2）。その結果、5 齢幼虫への照射において、80Gy から有意な翅原基の基萎縮が認められました（図3）。また、卵への照射では1Gy から体細胞突然変異が増加することが明らかになりました（図4）。
〇本研究により福島原発事故後の放射線被ばくが、鱗翅目昆虫に直接的な影響を及ぼす可能性は低いことが示されました。また、低線量・低線量率被ばくが昆虫類に与える影響を検証した数少ない研究であり、原発事故後の放射線被ばくが生物および生態系に与える影響の包括的な理解に資する知見を提供します。
〇今後は、昆虫類では検証されていない低線量・低線量率被ばくの継世代（次世代）影響について、生殖細胞突然変異を検出可能なカイコ系統を作出することで評価することを目指します。

図1 カイコに対する内部被ばく実験図2 カイコに対するガンマ線照射（コバルト60 ガンマ線照射装置）

図3 ガンマ線照射による翅原基の萎縮全長と翅原基の比で評価

図4 皮膚白斑を指標とした体細胞突然変異の検出（矢印）

　本研究成果は、Springer Nature より刊行された英文書籍『Low-DoseRadiation Effects on Animals and Ecosystems II』に、令和8 年4 月30 日に掲載されました。
〇論文タイトル
『Radiation Effects on Lepidopteran Insects: Internal and External Exposure Experiments on the Silkworm, Bombyx mori』（鱗翅目昆虫に対する放射線の影響：カイコ（Bombyx mori）を用いた内部および外部被ばく実験）
〇著者
Sota Tanaka, Tadatoshi Kinouchi, Tsuguru Fujii, Tetsuji Imanaka, Tomoyuki Takahashi, Satoshi Fukutani, Daisuke Maki, Akihiro Nohtomi & Sentaro Takahashi
〇DOI
https://doi.org/10.1007/978-981-95-5559-8_17

■研究体制
本研究は、以下機関の共同研究として行われました。
田中草太（秋田県立大学生物資源科学部）
木野内忠稔（京都大学複合原子力科学研究所）
藤井告（九州大学農学研究院）
今中哲二（京都大学複合原子力科学研究所）
高橋知之（京都大学複合原子力科学研究所）
福谷哲（京都大学複合原子力科学研究所）
牧大介（千代田テクノル）
納冨昭弘（九州大学医学研究院）
高橋千太郎（京都大学複合原子力科学研究所）
図4 皮膚白斑を指標とした体細胞突然変異の検出（矢印）

■研究支援
本研究は以下の研究助成を受けて実施されました。
JSPS 科研費 16J10112
JSPS 科研費 19K24392

■問い合わせ先
＜研究に関すること＞
・秋田県立大学生物資源科学部生物環境科学科助教田中草太（たなかそうた）
　TEL 018-827-1612 Email tanaka.sota@akita-pu.ac.jp

＜報道担当＞
・秋田県立大学企画・広報本部広報・渉外チーム
　チームリーダー佐藤琢麻（さとうたくま）
　TEL 018-872-1521 Email koho_akita@akita-pu.ac.jp

秋田県立大学と東京大学が連携及び協力に関する包括協定を締結しました

秋田県立大学 — Wed, 16 Apr 2025 12:30:00 +0900

令和７年４月１４日
秋田県立大学・東京大学

～地域課題の最前線で連携､世界の課題解決に道を拓く有為な人材を育成～東京大学と連携及び協力に関する包括協定を締結します

　令和７年４月１４日、秋田県立大学（学長：福田裕穂）は東京大学（総長：藤井輝夫）と「連携及び協力に関する包括協定」を締結しました。　少子高齢化や産業衰退といった課題を抱えた「課題先進県」である秋田の活性化を目指す本学の「地方知」と東京大学の「先端知」を融合し、森林の二酸化炭素の吸収や貯蔵を高精度で測定できる方法の開発、洋上風力やバイオマスなど再生可能エネルギーの開発および利用のほか、日本海側の気候変動を見据えた新たな農業技術を創出するための共同研究等に取り組み、地域の課題解決はもとより世界規模の課題の解決に向けた研究の推進と優れた人材の育成を目指します。

【目的】
現在、地方は少子高齢化、産業の衰退、居住環境の悪化などさまざまな課題を抱えている。こうした課題を解決し、地方を活性化することなくして、日本の今後の発展はあり得ない。また、日本の地方の課題は全世界的な課題でもあり、この解決は世界の発展にも貢献する。秋田県はこうした課題が先鋭化していて、課題先進県ともいわれている。秋田県立大学は秋田の地において、さまざまな地域課題解決に取り組み、“地方知”を蓄積しつつある。一方で、東京大学は国際競争と国際協調の中、先端知を蓄積しつつある。しかし、必ずしも地方に精通してはいない。そうした中で、秋田という課題のフロントで、秋田県立大学の持つ地方知と東京大学の先端知を融合することで、地方の課題解決への新しい道を開き、それを秋田県の活性化へと繋げるとともに、世界の課題解決へと展開することを目指す。

【連携事項】
（１）共同研究
・森林のCO2吸収・貯蔵の高精度測定法の開発とカーボンクレジットの信頼性確保
・地方における再生可能エネルギーの開発・利用の研究
・農林水産業における気候変動予測の活用
日本海側の気候変動を見据えた新たな農業技術の創出

（２）教職員の交流
・未来グリーン・デジタルサイエンス学環創設時における東京大学教員のクロスアポイントメント雇用
・東京大学教員による秋田県立大学学長セミナーでの講演
・事務職員の相互研修

（３）学生の交流
・東京大学学生の大潟キャンパス圃場での実習
・秋田県立大学学生の東京大学での実習

（４）教材の開発及び相互利用
東京大学大学総合教育研究センターのオンライン教材、オンデマンド教材の秋田県立大学での利用
・海洋学際教育プログラムの共同開発

（５）施設・設備の相互利用
・東京大学の教員・学生の大潟キャンパス圃場、秋田県立大学運動施設の利用

（６）地域社会への貢献
・東京大学・秋田県立大学共同シンポジウムの開催