脚の本数

質問

なぜ昆虫は6本脚なのに、哺乳類の脚が４本になったのでしょうか？　ぜひ教えて下さい！

回答No.4

starflora · ベストアンサー

これは、色々な人が仮説を立てていて、決着していない問題だと思います。先の人が述べているのは、アラスカのバージェス頁岩に含まれていた「バージェスの生物」のことを指しているのだと思いますが、このバージェスの生物は、脚の数などは無論、体構造から見ると、現存の生物、知られている限りの化石生物と比較しても、分類不能なタイプの生物がたくさんいて、動物は高等哺乳類は四本脚で、昆虫などの節足動物は、六本とか八本とか、もっとたくさんとか、こういう「常識」にまったく合わない生物がたくさんいました。

　　化石動物や、現存の動物は、皆、共通の祖先から進化したのだろうと云える、基本的な体構造の相同性があります。しかし、バージェスの生物たちは、この常識をまったく覆すような生物だったのです。

　　ここから、生物進化についての新しい議論というか、生物は段々と進化して、色々なヴァリエーションができたという従来の説と、最初に一杯ヴァリエーションを造って、「偶然」で、そのなかのあるものが、現在まで続く生物の祖先となったのだという説が対立します。

　　という話はともかく、四本脚というと、基本的には「高等脊椎動物」です。魚類は、鰭の原型が、原始的な脚だった可能性があり、シーラカンスなどは、脚があるようにも見えます。また、哺乳動物で、海で生活するようになった種類は、イルカや鯨のように、目立った四本脚はありません。

　　しかし、基本的に、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類は四本脚が基本です。あと、「尾」もあります。どうして四本なのかというと、これはわたしの考えですが、知能の発達と関連あるのではないかと思います。

　　四本以上の脚があると、色々便利なこともありますが、これを巧みに調整・コントロールして、複雑な作業や、急速な運動、安定ある活動をしようとすると、問題が起こるのではないかと思います。

　　地上で、高速で走ろうとすると、ムカデやヤスデのように脚がたくさんあると好都合なようにも一見思えます。しかし、伝説はともかく、ムカデなどは、体長３０ｃｍがいいところです。これだとかかる重力は小さいですし、脚もごく細くても大丈夫です。また、昆虫の仲間を考えると、これも身体の小さいものが多いです。古生代にいたムカシトンボなどは、羽根を広げると１ｍだったか２ｍだったか、かなり巨大ですが、これは昆虫のなかの例外です。（日本近海の少し深い海にいる、セタカタカアシガニなどは、脚を広げると８ｍとかの巨大なものがいるそうですが、のろのろと海中を歩きます。蛸やイカは無茶苦茶に大きなものがいますが、その足は、開いたり閉じたりのジェット推進みたいにして進行するのに使います）。

　　或る程度大きな体で、草地や、湿地や、森林地帯などを速い速度で移動し、しかも、敏捷であるには、どういう身体の構造が望ましいか。大きな体は重量があるので、身体を支える脚も大きくならざるを得ません。太く強く筋肉が付いた脚だとなります。

　　まず、昆虫類は、外骨格が多いので、あまり大きくなれないという制限があります。「脊椎」がないのです。脊椎があるので、脊椎動物は、重力に逆らって、地上でも大きな体になれたと云えます。身体が大きいと、動くと、慣性モメントが出てきます。また重力も大きいです。こういう場合、脚が八本、六本、四本、その他奇数本だと、それが、効率がよいかという問題が起こります。

　　昆虫の場合、重力や、慣性モメントは、あまり問題になりません。しかし、身体が大きくて地上で運動する動物は、たくさん脚があると、各脚に、重力を分散させることができて便利だとなるかも知れませんが、「重心移動」「運動方向の回転」の場合、思った通りの運動をするのに、八本とか六本では、神経制御のバランスが難しくなります。原始哺乳類が、微妙な運動をしたかどうかは不明ですが、大型の身体で、多数脚、八本、六本では、神経制御が、混乱する可能性が高いです。軽い昆虫などなら、脚がもつれても、大したことはありませんが、大型動物だと、脚がもつれると困るということになります。

　　後ろ足二本をセットに、主に重心をかけ、二本の前足で、進行方向の決定とかするというのが合理的のようです。六本脚だと、真ん中の二本に重心をかけると、前後の二本づつの脚で、協同させないと、運動がうまく行きません。後ろの四本に重心をかけ、前の二本で、あれこれするというのもありますが、この場合、方向転回はどうするのかと言うと、後ろ足四本のうち、真ん中の二本と後ろの二本をうまく調整しなければならなくなります。

　　六本の脚を調整するのは難しく、四本の脚だけで、運動、回転はできるのですから、四本が合理的で、神経調整でも、原始段階の生物でも、制御できるということになります。

　　こうして、陸上で動く、大型の動物は、四本脚が合理的であるとなり、六本脚の大型昆虫などは、生まれても淘汰されたのだと云えそうです。

　　こういう訳で、四本脚の脊椎動物が、地上の大型生物の代表となり、両生類に次いで爬虫類が栄え、その後で、哺乳類が、代表的大型地上生物となったということでしょう。それ故、哺乳類の脚は四本なのです。これは、陸に初めて上がった原始両生類、それに次ぐ原始爬虫類が、有利であったので繁栄した、その延長にあるのでしょう。

お礼

starflora様
　回答を書き込んで頂き有り難うございました！
　重力やその他の様々な点からの見方を読んで色々考えることができました。色々な人が仮説を立ててる難しい課題なのですね★

回答No.5

putida

昆虫は哺乳類の直接の先祖ではありません。
つまり、昆虫が進化をして哺乳類になったわけではないです。
進化の流れは下のような感じです。

　　　　　　　　┌──ムカデ
　　　　┌───┼──エビ・カニ
　┌──┤　　　└──昆虫
─┤　　└───────イカ・タコ
　│
　└ホヤの仲間─┬─魚類
　　　　　　　　└┬─両生類
　　　　　　　　　└┬─は虫類
　　　　　　　　　　└──ほ乳類
（もしも、ずれて表示されてしまっていたら、ココロの目で見てください）

ところで、ホヤって知っていますか？
http://www6.ocn.ne.jp/~kmitoh2/zaturoku2/hoya/hoya.html

昆虫が6本足、哺乳類が4本脚であることは、
どちらとも偶然であって、必然性はないと思います。
ただし、2の倍数だということは、
（ある程度）必然的なことだと思いますが。

お礼

putida様
　回答を頂き有り難うございました。
　専門家の方なのですね！
　確かに昆虫は６本足、哺乳類は４本足と、どちらも２の　倍数ですね。
　ホヤについては、なんとなく、ですが聞いたことはあり　ます。教えて頂いたホームページでよくみて見ようと思　います！

回答No.3

kawakawa

昔々，学生の頃に友人達と議論に及んだことがありましたが，結局，全員が納得行く結論はでませんでしたが‥

昆虫の起源については，今のところ明確な答えが出ていなかったですよネ。
とにかく脊椎動物が初めて陸上に上がってきたときには，既に地上に昆虫類は沢山いて，今と同じ形（大きさは違っていましたが）をしていたのですネ。
おそらくは昆虫類の共通の祖先が６本脚の形質を持ち合わせていたのでしょうネ。

先カンブリア紀の生命の大爆発時期には，何十もの脚を持っていたり，体の上下に複数の脚をもっているもの，体側に数十もの鰭を持っていたもの‥といった様々な形の生命がいました。
そして，その大半は絶滅してしまったのですが，名前は忘れましたが，当時の小さな魚類の一種が脊椎動物の祖先であると考えられていますネ。
その基本骨格が４本脚の原形となっているのでしょうネ。

以上kawakawaでした

お礼

kawakawa様

参考になる回答を有り難うございました！！
ご友人と議論なされた思い出深い質問内容だったのですネ！

回答No.2

kulosu

足の本数に限らずいろいろな特徴の生物がいますよね。
そこが生物のひとつの不思議なところというか、面白いところなのではないでしょうか。
変化（進化）して適材適所に適者生存しているんでしょうね。

あるいはたまたまそうなっただけで、４本や６本である必要は無かったのかもしれませんね。ある方向性の進化をはじめちゃったら、修正が効かない進化もあるようです。例として、人の体のどこだか（すいません忘れました）の管が遠回りしていることがひきあいに出されます。

お礼

kulosu様
　回答を頂き有り難うございます！
修生が効かない進化もあると言うことを知り、とても勉強になりました。

回答No.1

nozomi500

脊椎動物の足は、もともとの先輩の「魚類」の胸ひれ、腹ひれと相同器官にあたるそうです。ヘビのように足で歩かないものについても痕跡器官として４本の足があります。

節足動物については、６本（昆虫）だけでなく、８本（クモやヤドカリ）、１０本（かに）、たくさん（むかで）など、いろいろあります。それぞれ使い道があるようです。

魚類では、他にも尻ひれ背ひれ尾ひれがありますが、実際に泳ぐのに積極的に動かしているのは尾ひれぐらいでしょう（尾ひれは、尻尾に進化したといえるかな）。

しっかりした骨で支えるのに足は４本で十分、という進化といえるかも。
（たまたま、最初に脊椎動物に進化した奴が４本足だった、という単純なものかもしれないけど）

お礼

nozomi500様
　脊椎動物　節足動物　魚類などについて参考になる回答、有り難うございました！
それぞれの使い道などが色々関係しているのですね。