コウモリは超高速のエコーロケーションコールを発するユニークな超高速鳴き声筋を持っている

飛べる唯一の哺乳類は、喉頭がとんでもない速さで曲がる唯一の哺乳類でもあることが、新たな研究で明らかになった。コウモリが獲物に向かって回転しながら飛び回ると、鳴き声の速度が加速し、反響定位の鳴き声は1秒間に160～190回に増加する。研究者によると、これはコウモリの喉頭筋が1秒間に最大200回収縮できるため可能だという。

コウモリは最初は短い音で鳴き始め、獲物に近づくにつれて音の頻度を上げていき、最終的にはターミナル・バズと呼ばれる超高速のパルス音に至ります。この音がどのように聞こえるかは、下のビデオをご覧ください。南デンマーク大学のコーエン・エレマンスとジョン・ラットクリフは、コウモリがこのバズ音をどのように生成するかを研究することになりました。また、バズ音の上限が、獲物から跳ね返ってきた信号をコウモリがどれだけ早く聞き取れるかによるのか、それともコウモリ自身の鳴き声を生成する能力によるのかを解明したいと考えました。

研究者たちは12個のマイクを備えた部屋を設営し、自由に飛び回る5種類のドーベントンコウモリの行動を記録した。ドーベントンコウモリはイギリスから日本にかけての森林地帯に生息する小型コウモリで、部屋の中に吊るされたミールワームを捕食する。コウモリの鳴き声の速度は非常に速かったため、研究者たちは通常の骨格筋を使っているのではないと分かった。

研究者らは、コウモリの発声筋にモーターと力モニターを取り付け、筋肉を刺激して曲げさせた。研究者らは、筋肉がけいれんするのにかかる時間を監視し、筋肉が最大 180 Hz、場合によっては最大 200 Hz の周波数で収縮したり弛緩したりできることを突き止めた。

また、コウモリは個々の鳴き声の反響が次の鳴き声が始まる前に終わっているので、混乱しないということにも気づいた。しかし、コウモリは理論上、200 Hz より高い周波数で鳴くこともできる。反響の干渉が問題にならないのは、400 Hz までである。なぜそうしないのか？それは、超高速の筋肉がそれほど速くないからだ。

ペンシルバニア大学人文科学学部の生物学大学院生アンドリュー・ミード氏は、筋肉の働きは自動車のエンジンに例えられると述べ、「目的に応じて、効率よく、あるいは強力に調整できる」と語った。

コウモリは急速な振動を実現するために、ある程度の力を犠牲にしている、と彼は声明で述べた。「ある意味、それは非常に高い回転数に調整されたエンジンのようなものだ。」

研究者らによると、喉頭筋は人間の目の筋肉の中で最も速い速度の20倍、一般的な骨格筋の約100倍の速度で収縮するという。

これまで科学者たちは、この驚くほど素早い筋肉の収縮はガラガラヘビや一部の魚の発音器官にのみ見られるものだと考えていた。2008年にエレマンス氏は鳴鳥にもこの筋肉があることを発見し、今回初めて哺乳類でもこの筋肉を発見した。このことは、この特殊な筋肉がこれまで考えられていたよりも一般的であることを示唆している。

この研究は本日発行のサイエンス誌に掲載された。

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