生.実¥竹内邦輔

小・中・高校生のための

生物実験

竹内邦輔

まえがき

ここでとりあげた実験は、一つ山自然教室で行っているものの一部です。小学校 5年生以上ならできます。教室では、小学校 3年生
でもやっています。
今の小・中・高校の理科教育は、受験勉強のための教育で、生物学では暗記が中心と聞きます。あまり実験をやっていないようです。
これでは生物学は好きになれませんし、充分に理解できないと思います。今、教育改革が叫ばれていますが、特に、理科教育は大改革すべきだと思います。ある有名なベンチャー企業の社長の話を聞きました。 子供の時母親がよく言いました。 r2階へ上がる Jと 1
0
回口で、言っても 2階へは上がれない。実際に 2階へ上がって 2階にあるボタモチを食べたとき、 2階へ上がったことがわかる"と。これは素晴らしい教えです。実験も同じでいくら教科書を覚えてもそれはすぐに忘れてしまいます。
この本での実験では、私が考えたオリジナルな実験が、かなり含
まれています。実験してみてうまくし、かない点やわからない点がありましたら、著書へ電話していただくか、手紙を下きるか、或いは来ていただくと良いと思います。
私は、まず先生が勉強し実験をすることが大切だと考えています。
できれば、地域の人たちも教育に参加し、子供の能力を伸ばしてや3

ることが大切と考えています。

や魚集めは手段であって目的ではありません o 子供の中には、実験実験というのは、自分で工夫してやることが大切です。基本的なはしても実験結果にはあまり興味を示さない子もいます。これは、ことだけは、しっかりと理解して、あとは失敗しながら自分で考え、やはり手段にだまされて目的を失った子供だと思います。こういう実験したほうが良いのです。従って、この本は、読めばすぐできる

子供は、少し実験を失敗すると、すぐあきらめて他のことへ関心がように、全てお膳立てするのではなく、要点のみを書いであります。

移ってしまう、移り気の子で伸びません。いまわれわれは真剣に教

あとは自分で工夫してください。実験の手段は、いくらでもあるか

育改革を考えねばならないと思います。

と思います。要は、自然の仕組みを理解することです。大切なのは実験の手段ではなく目的です。日本人には、目的よりも手段のほう先に、出版した拙著、誰にでもできるメダカの実験"でとりあげたものは、この本ではできるだけ省いてあります。

が好きな人が多すぎます。もう少し、具体的に言いますと、顕微鏡

200
2年 3月 1日の使い方は手段であって目的ではありません。それを使って何をや

竹内邦輔

るかが大切なのです。
他の分野でも同じだと思います。英語を勉強するのは、手段であって目的ではありません。大切なのは、英語を使って何をするかです。外国旅行は手段であって目的ではありません。外国を知ることが大切なのです。それには、まず日本を良く知ることが大切です。
最近の日本は、あまりにも手段と目的をはき違えていると思います。
大学に合格することは、手段であって目的ではないはずです。大学で何を学ぶかが大切なのです。これをはき違えているため、無駄な
受験勉強をして、合格して入った大学はレジャーランド化しているのが現実の姿です。
よく、理科の好きな子だといって、子供を連れてこられるお母さんがみえます。そのなかには，単に虫や魚を集めるのが好きなだけの子供がいます。そうではなく、虫や魚の不思議さを知りたいという子が本当に理科の好きな子供で、伸びる子だと思います。虫集め
4

5

目 次

3

1
6
. ハエ (感覚器) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6
3

1.メダカ(神経伝達物質) •.•...••••• 1
1

5
1
7. ホタテガイ(限) •..••.••.••..•.. 6

5
2. メダカ(呼吸) ..•...•..•....•••• 1

91
8. ゾウリムシ(繊毛運動) .•..••.•..• 61
3. メダカ(循環系) ....•..••.....•. 219. 有孔虫 (石灰岩) ・・・・・・・・・・・・・・・・ 73

4. メダカ (鉄) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 25

5
20. ジャガイモ (酵素) ・・・・・・・・・・・・・・ 7

5.ザリガニ(神経・筋・運動) ・・・・・・・ 27

21.ツユクサ(光合成) ••••••••.••••• 79

6. サメ(三半規管) .•..•..•••.....• 31

22. アジサイ (青い花) ・・・・・・・・・・・・・・ 85

7• イカナゴ(感覚器・脳) ・・・・・・・・・・・ 35

2
3. ホテイアオイ(花柱) ••....••.••.• 87

8. イカ (巨大神経) ・・・・・・・・・・・・・.•. 39

2
4. ダイズ(乾湿運動) ••..•.••....•• 91

9. ヒヨコ(免疫) •.•....••..•.•.•.. 43

2
5. スイバ(草木染) .••.•..••.•••••. 9510. サケ(色素) ...•.••.•.........• 47

2
6. ヒマワリ(フィボナッチ数列) ..••.• 97

11.ヘピ(移動) .•••••••••••••••••• 49

2
7. パピルス(紙) .•..•..•....••..•. 99

1
2. カイコ (変態) ・・・・・・・・・・•••••.
.51

2
8. ソパ (タンパク質) ・・・・・・・・・・・・・・ 1
03

13. セミ(発音) .••.•..••....•••..• 55

1
0
5
2
9
. オナモミ(マジックテープ) •.•••• .

1
4. イラガ (天敵) ・・・・・・・・・・・・・・・・・

59

30. ポンポン船(熱機関) ・・・・・・・..• • • .
1
0
7

1
5
. カミキリムシ (害虫) ・・・・・・・・・・・・・ 6
1

あとがき..• .• .• • • • ..• .• • .• .• • .• ..
109

まえがき・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

表紙画・犬飼英子』

1.メダカ(神経伝達物質)

予備知識:1
9
2
1年、オーストリアの O.レーウィが、 2匹のカエルの心臓聞に血液を滋流させ、一方のカエルの迷走神経を電気刺激す
ると、そのカエルの心臓拍動が次第に止まるが、やがて他方のカエ
ルの心臓拍動も止まることを発見しました。この実験は有名な実験で高校で教えられると思いますが、神経の作用が電気的なものだけ
でなく、化学物質(神経伝達物質)も関与していることを最初に示した実験です。後に、この化学物質がアセチルコリンであることを証明したのがイギリスの H.デールで、この 2人は 1
93
6年、ノーベル医学生理学賞を受けました。そこで、この実験をメダカを使って簡単にやってみようというのが、この項の目的です。

実験 A アセチルコリン
メダカをフェニールウレタン溶液(フェニールウレタンをメダカ
リンゲル液に飽和させ、それをメダカリンゲル液で 5倍に薄めてっくります。飽和させるには、温めて溶かし、あと、冷やせばよい。
メダカリンゲル液は 1/7.
5モルで、作り方は、食塩 58グラム、塩化カリウム 2グラム、塩化カルシュウム 4グラムを純水に溶かし 1リットル[1モルリンゲル]にする。これを純水で 7.
5倍に薄めれば簡単にできます。)で麻酔します。(1‑‑2分で麻酔されます。)こ11

1.メダカ(神経伝達物質)

うしたメダカを手に持って、眼科用の小さなハサミで紅門から腹部も虫ピンで止めます。そして、シャーレの中にメダカが浸るまで、の皮膚を腹部真ん中辺りまで切ります。シャーレに厚めのゴム板を十分にリンゲル液を入れます。このとき、ピンは外側よりななめに敷き、その上にこのメダカを腹側を上にしてのせます。虫ピン 2本

きした方が、観察の邪魔になりません。次に、両手に AAピンセ

を両手にもって、このピンで腹部の、今切ったところを聞き、ゴムット(尖端の鋭くとがったピンセットで、その尖端を紙ヤスリで良板にピンをさして止めます。

く研ぎます。第 1・1図)を持って、銀を全て取り去ります。すると、次に、両手にピンセットをもって、先に切った腹部の皮膚をさらに胸部まで切ります。そして、同様に聞いて虫ピンで止めます。そ/うすると、心臓が拍動しているのが見えます。 10倍 の 虫 メ ガ ネ で¥ι

正常な心臓拍動を観察しましょう。ここで、 50ミリモルのアセチ
ルコリン溶液(塩酸アセチルコリンの場合、それを 300ミリグラム

第 1・
1図

AAピンセットの尖端

0ミリリットルのメダカリンゲル液に溶かします。このまとり、 4目から出ている太い視神経が交差しているのが見えます(視神経交までは酸性ですので、 0.1規定苛性ソーダを、スポイトで 8滴 ほ ど差)。そして、その前後に白い脳が、薄い、透明な骨の下に見えて入れますと中性になります。)を先細のスポイトで一滴拍動中の心きます。この薄い骨を両手にもった AAピンセットではがします。

臓の上から垂らします。心臓は、次第に拍動を止めて行きます。止そうすると、美しい脳と脳神経が見えてきます(拙著、まったことを確かめたら、今度は、先太のスポイトで、リンゲル溶できるメダカの実験"参照)。

誰にでも液を止まった心臓の上からかけて心臓を洗い、アセチルコリンを流20倍の虫メガネでみると、視神経交差のすぐ後ろに脳下垂体がし去ってやります。しばらくすると、また心臓が正常に拍動してき見えます。脳から出ている神経は 10対あります(イカナゴの予備ます。この実験は、心臓が正常な限り、一つの心臓で何度でも繰り知識の項参照)。脳神経の順番は、メダカでも、カエルでも、人間返し、可逆的に実験できますのでやってみましょう。

でも同じです。このさいご(10番目)の太い神経が迷走神経という副交感神経で、末梢は分かれて各内臓へ入っていきます。迷走神

実験 B 迷走神経

経と心臓の連絡は、小さいので、観察で、きません。第 5番目の太い神

次に、迷走神経の観察をしましょう。実験 A で 使 っ た メ ダ カ を経が三叉神経で、歯痛など身近なことに関係しています。

そのまま利用します。腹側の皮膚をさらに咽頭部を通って、下あごのところまでハサミで切ります。そして、偲ぶたを開いて、両側と1213

実験 C アドレナリン

2.メダカ(呼吸)副交感神経末端からアセチルコリンが出るのに対して、交感神経末端からはアドレナリンが出ます。アドレナリンもまた生体内で働く重要な神経伝達物質です。前世紀のはじめ高峰譲吉先生によって副腎髄質より発見されました(拙著 生物のお話"カピの項参照)。
ここでは、メダカを用いてアドレナリンの作用を実験しましょう。

予備知識:化学で学んだことです。ある物質が酸素と結びつくこと

ピンセットで黒メダカの背側のうろこを 1枚はがし、 l
時計皿にいれが酸化、その反対に酸素を失うことが還元、またある物質が水素をたリンゲル液の中に入れます。そして顕微鏡を 100倍にして観察し失うことが酸化、水素とくっつくことが還元です。またある物質のましょう。第 1・2 図右側のような黒色素胞がたくさん見つかるでプラス電荷が増加することが酸化、減少することが還元です。この•ことが、生物の世界でも非常に重要なのです。たとえば、呼吸においてもそうです。呼吸の目的は ATP (エネルギーの供給源、自動車におけるガソリンみたいなもの)をつくることです。その ATP
は、連続した酸化・還元の結果としてできてきます。その過程で、重要な役割を果たしているものの一つが鉄です。(シトクロムの構造
第 1・2図

しよう。ここで顕微鏡をそのままで、電源を切って暗視野でみます
H(プロル (
H.
)+電子 (e‑))と、白く光る白色素胞をいくつかみることが出来ます。

リンコ酸、コハク酸などより l

そこで、この時計皿の中へスポイトでアドレナリンの溶液を 1滴側のようになりましたか。これは黒色素胞内のメラニン頼粒が中央

エネルギー

入れて先程と同じように観察しましょう。黒色素胞は第 1・2図 左

エー→仰ie‑ ヘI¥

シトクロム b(FeJ+~Fe2+)

'
)
レ

I
，
t
‑

向

I

.
.

シトクロム c(Fe3+~Fe2+)

~

I

ー
ー
ラ ATP

I.
¥

に集まったのです。では白色素胞はどうなりましたか。黒色素胞とは逆の反応をしていませんか。何度も実験して確かめてくださし、。

す02

アドレナリンの一つの作用として、毛細血管を収縮させる作用があります。恐怖を感じた時一瞬顔が青ざめるのもそのためです。
14

第 2・
1図 電 子 伝 達 系

1
5

2. メダカ(呼吸)3+と還元型 Fの一部分として、酸化型 Fe
e2+の変化が順次くりかえ

ゆつぶして、水を加え、総過します。うすい塩化第 2鉄水溶液 {F
e3+

きれます。(第 2・1図))ξ含む)に 0.
1%のチオシアン酸カリウムの水溶液を少し加えますと、血赤色になります。これにビタミン C溶液を少しずつ加えていきますと、血赤色が消えて無色になります。 3価の鉄 (Fe3+)が実験 A シジミの銀の呼吸(ATP) を必要とFe2守)になったのです。チオシアン酸カリウ
還元されて 2価の鉄 {します。銀は、呼吸によって、この ATPを作っています。上述のムの血赤色は、 3価の鉄に対して発色して、 2価の鉄では発色しな

ように、この過程では水素が出てきます。この水素を受け取る適当いからです。そこでこの無色になった液に、 3%の過酸化水素を加な物質があれば、その物質が水素を受け取って還元されます。そのえていきますと、再び血赤色が出てきます。過酸化水素は、強力な適当な物質として、メチレンブルーを選ぶことにします。酸化型メ

酸化剤です。この過程は、可逆的で、何回でも実験できます。

シジミの銀の繊毛運動は、沢山のエネルギー

チレンブルーは青色ですが、還元型メチレンブルーは無色です。
シジミの外套膜の内側で、内臓部の外側に 2重の膜状のものとし

実験 C 水中酸素量の測定(ウインクラ一法)て銀があります。その一部を眼科用の小さなハサミで切り取って、

2
0ミリリットル入りスクリュウ型クダピンを 2本用意し、そのスライドグラスの上にのせ、カバーグラスをして顕微鏡{400倍)

中へ汲みおき水道水をいっぱい入れます。 2本のうち、一方はメダでみて下さい。繊毛運動によって、水流が生じていることがわかり

カを 1匹入れ、しっかりと 2本とも栓をします。温度によって違います。そこで、この鯨の一部を濃い青色のメチレンブルー(酸化型)

ますが、 20分から 1時間もしますと、メダカは死んでしまいます。

の溶液にしばらく入れておきますと、銀は青く染まります。これを死にそうになったらその少し前にメダカを出してクダピンに栓をしスライドグラスの上にのせ、カバーグラスをかけて、そのまわりをておきます。そして、この 2本の水中酸素量を測定してみましょう。

ワセリンで封じます。つまり、酸素の出入りを遮断するのです。銀、この実験過程では、できるだけ実験しているクダピン中の水が外のは、まもなく酸素を使いはたし、その後、メチレンブルーを還元し空気にふれないように注意しましょう。

て、青かった銀が無色に変わっていくのが観察できます。

M
n
C
1
2
両方のスクリュウ型クダピンの中へ、塩化マンガン溶液 ((山本時男著 動物生理の実験"河出書房 1
9
4
9参照)

4H20 100グラムを 250ミリリットルの純水に溶かし、 HCl1ミリ

0リットルを加えたもの)と苛性ソーダ・ヨードカリ溶液 {NaOH90
実験 B 鉄の酸化還元

グラムを 250ミリリットルの純水に溶かし、さらに KIを 2
5グラ

0錠 を 乳 鉢 で すビタミン Cは、強力な還元剤です。ビタミン C1.
5ミリリットルずつム加えて、褐色ピンに貯える)を、それぞれ 0

1617

2.メダカ(呼吸)底のほうへ静かに入れます。この時ピンから液が少しあふれますが、す。

誤差の範囲と考えます。 1ミリリットルの駒込めピペットを使うとよいでしょう。できるだけ気泡の入らないように気をつけます。栓

実験 D

0分
をして、よく振って混合します。そして、沈殿が静まるまで 2

烏の卵も呼吸をしているのですが、あの固い殻を通して、どうし間くらい放置します。栓をとって、各クダピンに 20%塩酸を 3ミて呼吸をするのでしょうか。卵は古くなると、比重が小さくなって

リリットルずつ駒込めピペットで底のほうに静かに注入し、栓をし10%の食塩水に浮くようになります。この方法で、卵が新しいかて振って、沈殿を完全に溶かします。このあとは、空気にふれでも古し、かを知ることができます。比重が小さくなるのは、中の水分がかまいません。クダピンの中の液を、別々に三角コルベンに移し、蒸発するからです。卵には、小さな穴が沢山あいているのです。こデンプン溶液を少し加えます。これを 1/
1
0
0モ ル チ オ 硫 酸 ソ ー ダ

れを調べてみましょう。卵を割って、その卵殻片の内側にある卵殻

(
N
a
2
S
2
0
3
) で滴定します。デンプンによる青色がなくなるまで、膜を除きます。その凹側に、赤い色素であるエオシンをアルコール

チオ硫酸ソーダを入れていきます。そして、注入したチオ硫酸ソーに溶かして(赤インキでもよい)少し入れてしばらく放置します。

ダ溶液の量を記録します。絶対的な酸素量を計算してもよいですが、色素液を捨てて凸側の表面を虫メガネでみてみましょう。赤い点々

ここでは、相対的な比較でよいでしょう。この実験は、精密な実験が無数にあるでしょう。これが呼吸のための穴です。

トリ卵殻

ではありません o
ウインクラー法の原理は、 M
nCl2が NaOHと反応して水酸化マ
ンガン Mn(OH)2の沈殿を生じさせ、これが水中の酸素をとってMn(OH)3となります。これに HCIを加えると、 Mn(OH)3は、 MnCbになり、これがさらに MnC
i2を経て、 Ci2を遊離させます。この Cl2
はK1があると、 1
2を遊離しますので、この 1
2がデンプンとくっつ
いて青色になります。ヨードは、チオ硫酸ソーダとくっついて NaIとなり青色が消えます。使用したチオ硫酸ソーダの量から水中酸素量がわかるのです。メダカが入っていたクダピン中の水中酸素量はそうでないもう片方のクダピン中の水中酸素量の何分のーくらいになりましたか。それだけの水中酸素をメダカが使ってしまったので
18

1
9

3. メダカ (循環系)予備知識:脊椎動物の血管系の基本構造は、魚にありますが、両生類、鳥、哨乳類の!任期の血管系にも魚に似た基本的なものが見られ

内 3
司a
FO
uF
﹃D
'I4

心臓
大動脈

第 3・
1図

蛙

魚

庇

大動脈

大動脈

鳥

人

動脈弓(腹側から見た図・点線は退化したもの)

2
1

3. メダカ(循環系)ます。心臓から出たところの動脈弓(第 3・1図)をみましょう。

う一本、栄養分をもって心臓へ入る卵黄静脈があります。

魚では、 1、2番が退化しています。 3、 4、 5、 6 番 目 の 動 脈
弓が鰐に入ってゆきます。蛙では両側の 3番 が 頚 動 脈 、 両 側 の 4番

実験 Aが大動脈となり、鳥では 4番の腹側からみて左側のみが大動脈とな免疫の実験(第 9節)で用いたヒヨコを利用すればよいでしょう。

って右側が退化します。 5番目は退化して、 6番 目 が 肺 動 脈 と な り

胸部を開いて、虫ピンでとめます。心臓から上方へ白い動脈が、片ます。人では鳥とは逆に 4番の腹側からみて、左側が退化して、右側 2本、合計 4本見えます。このうち腹側からみて、右側の下側の側が大動脈となります。

動脈が少しうっすらと弱々しくみえます。これは退化しつつある状

つぎに脊椎動物の目玉における静脈について考えます(第 3・2図)。
両側の主静脈から帰ってきた血液は前腎(目玉期のみの腎臓で、そのヒヨコ態です。左側は 2本ともしっかりしています。上側は頚動脈、下側が大動脈となっていきます。(第 3・1図参照)

後はこの前腎の後ろに中腎ができます。)で、老廃物を取り去って、
きれいになってキユピェー管を通って両側より心臓へ戻ります。も実験 B 肺実 験 A を終わったヒヨコの内臓を取り除きますと、胸部奥の両側にピンク色のかたまりが見えます。これが肺です。鳥の運動は、

心臓

はげしく、沢山の酸素が必要です。両生類や晴乳類の肺は袋状で、呼気と吸気が混ざって効率が悪いですが、鳥の肺は空気が一方通行になっていて効率ょくできています。(拙著，，、、、 キュビエー管
，
、
，
'
ーー今

キュビエー管←‑'̲1̲' 前
腎

，、
前
腎

卵
脈
静
黄

車

方
向
主
後
脈
静

、

l
i

↑

生物のお話"キリンの項参照)

実 験 C メダカ底
メダカの卵(眼が黒く色づきはじめた頃のがよい。拙著

誰にでもできるメダカの実験"参照)を 20倍の虫メガネで観察しましょう。キュピェー管、卵黄静脈を確かめ、血液の流れの方向をみましょう。(第 3・3図)

第 3・
2図 匪 に お け る 静 脈

22n

4.メダカ(鉄)耳石
脊さく

予備知識:メダカを鉄製の水槽で飼育すると死にます。鉄・水銀・血液が流れはじめる時期

時I
1
!
J
尾が頭に述する l
第 3・3図銀・銅など、一般に、重金属は生物には毒です。重金属はタンパク質にくっついて、タンパク質を変性させます。微量の鉄や銅は生物にとって必要なのですが、多すぎると毒になります。

実験 A 鉄メダカを 2%の塩化第二鉄の溶液に入れますと、まもなく死にます。しかし、土嬢によっては、多量の鉄を含んでいます。川底の土が茶色をしているところがあります。この土をとってきて、薄い塩
酸に入れ、上澄みに鉄の検出剤であるチオシアン酸カリウム溶液(
0.
1%)を入れますと赤くなり鉄であることがわかります。しかし、その川に魚が生息しています。川の水をとってきて、チオシア
ン酸カリウムを入れますとほとんど赤くなりません。鉄があまり溶けていないのです。水道水と同じくらいです。これはどうしてでしょうか。川底の茶色は、たぶん酸化鉄や水酸化鉄です。これらは水に溶けません。つまり、重金属もその存在様式によって生物と同居できるのです。

2425

実験 B 植物中の鉄5.ザリガニ(神経・筋・運動)動物にとって微量の鉄は必須のものですが、植物もかなり鉄を含んでいます。ここでは浅草ノリの中の鉄を検出しましょう。浅草ノリ 1枚を 4等分してその 1枚をアルミホイルの上で焼いて灰にします(本当は蒸発皿を使用すべきです)。この灰を試験管に入れて、浪碕酸 0.
2ミリリットルを加え、さらに水を 5ミリリットル加えま

予備知識:動物の運動は、一般には筋肉の収縮によります。この筋す。そしてこれを熱して沸騰するくらいまで温度を上げてしばらく肉を収縮させるきっかけは、普通は神経の刺激によります。ただノおきます。後これを鴻過します。この液液にチオシアン酸カリウム

ミの挑躍のように、筋肉の収縮により、一種のゴムを圧縮して、そ溶 液 (0.
1%)を少し加えますと、淡赤色になります。同様の過程

こにエネルギーをためておき、次の瞬間に、このエネルギーを放出を灰なしでも行って両者を比較して鉄の存在を確かめましょう。濃して、瞬間的に大きな加速度を得るような特殊なこともあります(拙

硝酸は危険ですので、この実験は必ず先生と一緒にやりましょう。

著

生物のお話"ノミの項参照)。また、この本の第 1項のように迷走神経の刺激により心筋の活動が止まるような事もあります。しかし、普通は運動神経末端より、アセチルコリンが出て、それが骨格筋を刺激収縮させ、運動できることになります。南米インデイオの矢毒の中にあるクラーレは、運動神経と筋肉の接合部を麻揮させるため、動物は動けなくなってしまうのです。

~

^
第 5・
1図

26

27

5
. ザリガニ(神経・筋・運動 )実験 A ザリガニのハサミにします。(第 5・2図)非常にみにくいですが、筋肉の走っている

己から切り取りザリガニの第 1歩脚を、植木用の掠定パサミで根 j

方向とその束に注意して、 20倍の虫メガネで、指節についているます。そして、第 5・1図を参考にして動くのは指節であることを筋肉を調べましょう。指節を聞く筋肉と、閉じる筋肉がわかります

確かめましょう。第 5・1図をみて、長節の両端部に・か所ずつ、か。一方が収縮すると他方の収縮が抑制されます。この両筋肉にそ.
5ボルトの単一の乾電池を直列につないで、1.5、
針で穴をあけます。 1

れぞれ、長節を通って、神経が来て、調節しています。ここで電極

3
.
0
、4
ふ 6
.
0、7
.
5ボルトを作ります。電線を末端で裸にし、電極とが刺激しているのはこれらの神経です。神経によって、興奮するのして使えるようにしておきます。指節を中開きにしておき、長節のに必要な刺激の大きさが違います。(山本時男著 動物生理の実験"穴に、上記各電圧について、電極を瞬間的にさし入れて、指節がど

河出書房 1949参照)のように動くか注意深く観察しましょう。この実験は、 2人で組をつくって実験した方がよいでしょう。低電圧と高電圧で、指節の動実験 C カエルの神経筋標晶

き方が反対になることを確かめましょう。どうして、このようにな

l
腸筋(フクラハギ、の筋肉)に神経がついたものを、生カエルの!日i

るのか考えてみましょう。これは神経による感度の途いによるのできた状態で取り出し、神経を刺激して、筋肉を収縮させる実験です。

すが、その前に次の実験をしてみます。

カエルをまず、エーテルで・麻酔します。腹部の皮膚、腹筋を切って、内臓を取り除きます。背骨の下方の左右に太い神経が何本か出てい閉鉄筋

ますが、これが座骨神経で、この 1本が眺腸筋に入っていますので、これを傷っけないようにして、下半身の皮膚を全部、取り除きます。
大腿部が、幾つかの筋肉の束でできていることを見て、その背側より筋肉と筋肉の界を両手で曾jってみましょう。奥の方に、薄黄色

開鉄筋の太い神経がみつかります。(正確には、三頭股筋と半膜筋の問を

第 5・2図押し広げると、その奥には二頭股筋と座骨神経がみつかります。 こ(三輪知雄・久米又三編 生物実験法"共立出版 1942より改変)

れが、排腸筋へゆく神経です。)それを傷っけないように、大腿部筋肉をすべて取り除きます。アキレス腿を切って、眺!湯筋を分離し、実験 B 閉鉄筋、開鉄筋

座骨神経を背骨のところで、切って、神経のついた緋腸筋を取り出す

ザリガニの第 1歩脚の前節の殻を割って、中の筋肉がみえるようのですが、膝のところが少し難しいので、これはそのままにして、

2829

骨を切り取って、膝つきの神経筋標品にしてもかまいません。取り6.サメ(三半規管)

出した標品は、リンゲル液(メダカのものを代用しでもよし、。正確/
8.
5モルで、メダカリンゲル液より少しうすい。)を渉ませには 1
た漉紙の上にのせておきます。そして、神経をいろいろの方法で刺激してみましょう。電気的(いろいろの電圧で)、機械的(ピンセットで、神経の端をつまんでみるなど)刺激で試してみましょう。

予備知識:三半規管は、脊椎動物で運動感覚を受け持っている器官

9
4
9参照)
(山本時男著 動物生理の実験"河出書房 1

で内耳にあります。ヤツメウナギでは 2つの半円でできていますが、高等な脊椎動物は、みんな互いに直角な 3つの半円型の管でできています。(第 6・1図)中にリンパ液が入っていて、動物が動くと中の液が、ふくらみの中にある感覚毛を動かして、そこから信号が脳に伝えられ、動いたことがわかるようになっています。この三半規管は、すべての脊椎動物がもっているのですが、みんな固い骨の中に埋まっていて取り出せません。しかし、サメのような軟骨魚では骨が軟らかいので、割合、楽に取り出すことができます。

第 6・
1図 サ メ の 三 半 規 管

30

3
1

6
. サメ(三半規管)

実験 A サメの三半規管ですが、サメで実験するのは普通の実験室では無理ですので、おお小型のサメ(たとえばホシザメがよし、。数十 cm以下のものがよまかにメダカで実験し推定しましょう。三半規管の位置は、サメもい。それ以上、大きくなると骨も固い。大型のサメの仔魚でもよい 。)

メダカも大体同じようなところにあります。そこで、メダカをフエ

l
I
i音l
r
のみ冷凍
の頭部を用意します。各地の漁業協同組合に頼んで、 I

ニールウレタンでかるく麻酔して、メダカの三半規管(内耳)を片保存しておいてもらって、ある程度の数になったとき、クール宅急

側のみ針で破壊してみましょう。麻酔がさめたとき泳ぎ方がどのよ

便で送ってもらえばよい。サメの肉は、浸透圧を保つため、尿素をうに変わりましたか。回転しながら泳ぐようになりましたか。

たくさん含んでいます。古いのはとても臭いですから、水で・よく洗って用いるようにします。器具としては園芸用の掠定バサミとカッ
ターナイフが便利です。これで大きく内耳をつつむ '~J' を全体として取り出します。あとはメスで少しずつ削ってゆきますっ 内 lfは、 l恨のすぐ後ろで頭蓋骨のふくらんだ部分の中にあります。それにはまず、サメの頭部を解凍して、皮府、下顎、銀部を取り去り、筋肉もとって頭蓋骨を取り出します。その際、脳神経をよく鋭祭しましょう。特に、喚神経、視神経、三叉神経、迷走神経は観察し易いです。

次に、頭蓋骨の頭頂部を切って脳を観察します。大脳・ ~t:t 脳・小脳・延髄・脳下垂体などです。その後、正中線に沿って切り、脳も取り去り、内耳の部分を骨っきのまま左右、別々に取り出せばよろしし、。
時々、水で洗いましょう。三半規管を完全に取り出すことは少し難しいですが、少しずつ、気長にやればできます。美しい 三半 規 管 が取り出せたら、管ピンの中へ入れ、 5%の ホ ル マ リ ン を 加 え て 永
久保存しましょう。

実験 B メダカの三半規管
三半規管が本当に運動感覚に関係しているかどうかしらべたいの32

33

7.イカナゴ(感覚器・脳)予備知識:一般に発達している感覚器では、そこへきている脳神経も太いし、それに対応している脳の部分も大きい。脊椎動物の脳神経は前から番号をつけて、第 1番は嘆神経、第 2番は視神経、第 3
番は動 l
恨神経、第 4番は滑車神経、第 5番は三叉神経、第 6番は外旋神経、第 7番は顔面神経、第 8番は聴神経、第 9番は舌咽神経、0番は迷走神経です。
第1奥覚の発達している動物では嘆神経は太く、それがサメのように I入っている映葉(大脳の前部)は非常に大きいです。しかし、サメの限は比較的小さく、視神経が入っている中脳も小さくなっています。また、運動に関する小脳は大きい。それに対してイカナゴやメダカのように限が良く発達している魚では、大脳や小脳より中脳が1番大きくなっています。
また、電気を感ずる魚では、電気感覚器からの側線神経(顔面神経、舌咽神経、迷走神経の一部として脳に入ります。)が太く、それが入っている脳の部分は非常に大きく、電気魚モルミルスでは、その部分が脳全体を覆っているほどです。電気魚の唆神経や視神経
は細く鼻や限はあまり活用されていないと考えられます。このような魚は鼻や限でなく電気で餌を探しています。 (H.
W.リスマン著・電気で環境を知る魚'

別冊サイエンス

超能力の秘密"日本経済新35

7. イカナゴ(感覚器と脳)

聞社 1
9
7
5参照)

ものと考えて、ピンセットでこの両方をはがすように聞きますと中からきれいに脳が出てきます。大脳、中脳、小脳、延髄、下面の脳実験 A イカナゴ

下垂体(視神経交差のすぐ後ろにあります)を観察しましょう。

イカナゴはコウナゴとも言います。夏の頃たくさんとれて魚屋さんに出ています。メダカの迷走神経を観察したときと同じ手順で脳実 験 C サメの下面を観察しましょう。 10倍の虫メガネで視神経を見ますと、小型のサメ(体長 50cm以下くらいの方がよい)の頭部を用い

他の脳神経にくらべて太いことが分かります。この視神経が入ってます。三半規管の項でのべたように、漁協で頭のみ冷凍保存しておいくのは大脳でも小脳でもなく中脳です。中脳を観察するには脳をいてもらって、まとまったら宅急便で送ってもらえばよい。頭蓋骨

背側より観察することが必要です。(拙著誰にでもできるメダカを取り出すには、植木用の勢定パサミで、下顎・銀部を除き、皮膚の実験"参照)メダカのときと同様にシャーレに厚めのゴム板を敷を除いて頭蓋骨を取り出します。途中何度も水洗しますので流しでき、その上にイカナゴを背側を上にして乗せます。虫ピン 2本 で 腹処理したほうがよいでしょう。途中嘆神経・視神経・三叉神経はす部を押さえ、頭部は虫ピン 2本を下唇へさして止めます。シャーレ

ぐにわかりますので解剖図(広島大学生物学会編のの中へメダカのリンゲル液を代用して充分量入れてリンゲル中で解図説"参照、初版は 1
941年ですが新しく再版されています)など

剖します。 A Aピンセット 2本を両手にもって両眼の聞の頭蓋骨をとくらべて観察しましょう。

少しずっとり除いてゆきますと脳の上面が出てきます。メダカと似ています。中脳が一番大きいことが分かります。

日本動物解剖

頭蓋骨がきれいになりましたら、カッターナイフで少しずつ上面から削って脳の上面全体を見えるようにしましょう。嘆神経が入っていく大脳前部は大変大きいのにその後ろの中脳が小さいでしょう。

実験 B ネズッポ運動に関係する小脳は大きいです。

ネズッポも魚屋さんに大量にでまわります。別名ヌメリゴチとも言いますがコチとは関係ない魚です。煮て食べるとおいしい魚です。
小魚ですが、このくらいになると頭蓋骨は固くて A Aピンセット
では破れません。イカナゴと同様にして頭蓋骨が見えるようにした
ら、そのまわりをハサミで矩形に切り取ります。こうして切り取った矩形の板のようなものは頭蓋骨の上板と下板が合わさったような36

37

8.イカ(巨大神経)

予備知識:脊椎動物の神経は太いようにみえますが、これは細い神経が沢山、集まって太いようにみえるだけです。 l本 1本は、とても細くて、実験が難しいです。
しかし、イカは巨大神経をもっていて、 1本の太きが直径 1mmもあります。これに注目し、この巨大神経を用いて、神経の興奮伝導の機構を明らかにし、 1
96
3年度のノーベル医学生理学賞を受けたのが、イギリスの A.
F.ハックスレーと A.
L.ホジキンです。
イカは、どうして巨大神経が必要なのか考えてみましょう。これは、イカの遊泳方式と深い関係があります。イカは、強いジ、エツト
噴射で泳ぎます。このためにはイカの外套(筋肉でできています)の各部を調節して、ほとんど同時に収縮させねばなりません。各部分が、かつてに収縮したのでは、強い噴射は得られません。この外套筋肉の同時収縮をさせるのは神経です。
脳から外套へ行く神経は、まず左右の星神経節に入ります。(第8・1図)そこから外套へも入りますが、同時に巨大神経によって、外套の先端部へ向かい、そこから先端部外套の各筋肉へ入ります。
脳からの命令(信号・興奮)を外套の各部へ、できるだけ同時刻に伝えたいのです。一般に、神経を信号が伝わる速度は、神経繊維が太い程、速いのです。これは、理論的に証明されていることで、す。
39

8. イカ(巨大神経)

従って、星神経節から外套の先端部へ行く神経は、脳に近い外套へ行く神経より、充分、太いことが必要なのです。(拙著生物のお話"イカの項、参照)

実 験 A 巨大神経

新しいスルメイカかヤリイカを、魚屋さんで買ってきます。 これを、腹側(ロートのある方)を上にして解剖皿(何でもよい。浅い
プラスチックの皿でよろしい)に入れた板かゴム板の上に置きます。
ハサミで外套を先端部まで切り、開いて虫ピンで止めます。卵巣か精巣、肝臓、 胃などを観察した後、 これら内臓を取り除きます。解剖皿に水を十分入れた方が、観察しやすいかも知れません。外套にくっついて、 1対の星神経節が内臓の下にみえます。そして、そこから外套先端へ向かう平行な 2本の太い神経をみることができます。
図は、模型的に描いてありますが、 2本の巨大神経は、互いに近接して存在し、その上を薄い透明な細長いプラスチックのような薄片がおおっていますので、 これを引き抜けばよく見えます。
次に、脳と星神経節を結ぶ神経を出してみましょう。これは、細くて切れ易く、少し難しいですが、 やってみましょう。大切なことは、焦らないで少しずつ他の組織を取り除くことです。両手に AA¥

ピンセットをもち、必要ならば、眼科用のハサミを用いてゆっくりとやればできます。

第 8・
1図

40

41

9.ヒヨコ(免疫)予備知識:ハシカなどは、子供のとき一度かかって治れば、ほとん
ど一生の問、再び同じ病気になることはまれです。風邪も一度かかって治れば、その年のうちは、たいていもうかかりません。理由は、免疫ができるからです。予防注射は、同じ原理を応用したものです。
毒ヘピにかまれたときの血清治療、スズメバチにさされたときは、2度目が危ないとか、移植をしたときの拒絶反応など、みんな免疫と深い関係にあります。免疫について、少し勉強してみましょう。
(拙著 生物のお話"ネズミの項参照)ごく簡単に述べますと、免疫に関係するのはリンパ球で、す。 B細胞と T細胞の 2種類あります。 B細胞は、細菌やヘピ毒に対抗する抗体をつくる細胞、 T細胞
はウイルスや移植組織に対する拒絶反応などに関係します。 T細胞
は、ウイルスの断片を表面にもっている自分の細胞や異常な自己の細胞、また外から入って来た非自己の細胞などを攻撃します。しかし、普通は正常な自己の細胞を攻撃しません。このように T細胞の自己、非自己を見分ける能力はどのようにして成立するのか。その教育を受け持っているのが胸腺です。また B細胞は、骨髄の幹細胞が、鳥では、ファブリキウス嚢へ移住して B細胞に分化するのに対し、烏以外の脊椎動物では骨髄中で幹細胞から B細胞が分化してきます。
43

9. ヒヨコ(免疫)実験 A 胸 腺

実 験 B ファブリキウス嚢

胸腺を一番、簡単に観察できるのはヒヨコです。ヒヨコの雄は、腸の末端、紅門の少し上の背側に、直径数ミリメートルの袋状の鶏卵癖化場に行きますと安く買うことができます。麻酔して、冷凍ものがくっついています。これがファブリキウス嚢です。(第 9・2にしておけばいつでも使えます。解凍したヒヨコを水で濡らします。

図)

これは、羽毛が飛び散らないようにするためです。ヒヨコを腹側を上にして手に持ち、紅門からハサミを入れて腹側の皮膚と筋肉を切り上げ、胸のところの骨も切って咽頭部まで切ります。両手で頚部を聞きます。

退化しつつある動脈

肺

心臓
腎臓

ファブ'リキウス嚢
匹門

第 9・
1図 胸 線

第 9・
2図

ファブリキウス嚢

第 9・1図のように、気管と食道をみつけたら、その両側に赤い(血液)頚静脈をみつけましょう。その頚静脈の下側に白またはクリー
ム色をした直径 5mmほどの少し固い塊が左右 7対並んで、います。
これが胸腺です。

44

45

1
0
. サケ(色素)予備知識:花の色をつくる色素は、三種一一アントシアン、フラボ
ノイド、カロチノイドです。アントシアンとフラボノイドは水溶性ですが、カロチノイドは脂溶性です。水には溶けません。色は黄赤です。これらの色素は、動物は自分では合成できませんので、植物より入ってくるのです。(拙著

生物のお話"トウガラシの項参照)実 験 A メダカの卵
普通、メダカの卵は無色または黄色です。これはニワトリの卵黄の色と同じくカロチノイドです。餌の緑藻より入ってきたものです。
そこで、メダカの水槽を毎日、洗って、一切、藻のない状態で飼育し、餌としてサナギ粉、コウセン、イトミミズなどを用いますと、無色の卵が産まれてきます。このメダカに、専らトウガラシを食べさせます。メダカは、よくトウガラシを食べます。トウガラシを辛いと感ずるのは、 l
浦乳類のみのようです。こうして 3日か 4日すぎますと、赤い卵を産むようになります。つまり、トウガラシのカロ

チノイド(カプサンチン)が卵に移ったのです。

47

実験 B サケとマグロ

1
1. ヘビ(移動)サケの肉もマグロの肉も赤い色をしています。しかし、この両者の色素は違います。サケの肉とマグロの肉を別々の乳鉢に入れ、水を加えてすりつぶします。両者、別々に液紙で滅過しましょう。マグロの水抽出液は赤いのに、サケの方は赤くなりません。これはマグロの赤い色は、血液のヘモグロビンやそれによく似たミオグロビ

予備知識:動物の移動は、アメーパー運動から足や羽を用いる移動ンだからです。サケも、ヘモグロビンやミオグロビンはあるのですまで様々です。でも ATPの化学エネルギーを運動のエネルギーにが量的に少ないのです。つぎに、サケの肉とマグロの肉を、別々の転換することは共通です。

乳鉢に入れ、これにそれぞれエチルアルコールを加えてすりつぶしましょう。そして、また i
慮紙で滅過します。今度は前回と違って、

実 験 A サイドワインダー

マグロの抽出液は赤くなりませんが、サケの抽出液は赤くなります。

第1
1・1図は、北米西南部の砂漠に生息するガラガラヘピの一種、

つまり、サケの場合は脂溶性の色素だということがわかります。こサイドワインダーが砂漠を移動したとき、砂に残した跡です。進行

れはカロチノイドの一種のアスタキサンチンです。産卵前のサケの肉は、赤い色をしていますが、産卵後は白っぽくなります。これは、親のカロチノイドが卵に移ったことを意味します。サケの卵は、 ー
、
ー.
.
.

方
進
行
向

うして赤っぽい色をしているのです。

}.，:"~・ u‘~10，、 ~ι‘~:・・J・:::.::.♂
~~~i~~~話・器:~{~竜三、~~;{~色E哩屯・議
白

第1
1・ 1図

48

49

方向は、矢印の方向です。どうしてこのような跡が残るのか、 l
g
;
l
の

1
2
. カイコ(変態)中にサイドワインダーがどのように存在しているか描き入れてみましょう。図はサイドワインダーが移動している先頭部を示しています。一つ考えるべきことは、砂漠の砂は、日中は焼け付くような温度になっていること、従って、日本のヘピのように移動すれば、やけどの危険があることです。

予備知識:昆虫の幼虫は、何回か脱皮して踊になりますが、この変態がホルモンによって、調節されていることをカイコで発見された

実験 B ナメクジのは、元名古屋大学教授の故福田宗一先生です。戦争中のことです。

シャーレにナメクジを入れ、移動するナメクジについて 10倍 のカイコを横からみると、各体節の下部に 1つずつ黒い点が見えます。

虫メガネで、ガラス面にくっついている足の裏側をガラス越しに観これは、呼吸のための空気が出入りするところで、気門といいます。

察しましょう。縞模様が後ろから前方へ移動しているはずです。ここの 1番前の第 1気門の内側に前胸腺という変態ホルモンを出す器

れを足波といいます。足波が、後ろから前へ移動するとき J
I員行型、官があるのです。

反対に前から後ろへ移動するのを逆行型といいます。アメブラシは、さらに、脳から両側へ神経が出て、その先に小さな玉のようなも逆行型です。この足波で、どうして前へ進むのか考えてみましょう。

のがありますがこれがアラタ体で、ここからはアラタ体ホルモンが出ていて、前胸腺ホルモンとアラタ体ホルモンが互いにうまく働く

実験 C ウニと、正常な脱皮をして、変態ができることになります。(第 12・1

水族館で、ウニの移動を観察しましょう。ウニは、管足で移動し図)ます。管足は先端が吸盤になっていて、管は伸縮できます。
実 験 A 脳・前胸腺・アラタ体
最近、カイロはなかなか手に入りません。しかし、まだ、山間部
では養蚕をやっているところがあります。そこで、いくつかの学校が協同で、何百匹という単位で購入し、冷凍しておけばいつでも使えます。購入するカイコは、マユをつくる直前の最も大きなカイコ
でないと使いにくいのです。ですから、それを冷凍で購入するのが
50

5
1

1
2
. カイコ(変態)除きます。そしてシャーレの中へ水を充分入れて下さい。水が汚れたら、洗ってまた、新しい水を入れます。そして 10倍の虫メガネ
で、腹側正中線に沿ってよく観察しましょう。ゴマ粒のようなもの(神経節)が、正中線に沿って、点々と分布し、それを 2本の神経が結んでいます。いわゆるはしご型の神経索です。
次に、頭の後ろにきした虫ピンを取り除き、頭の真ん中を眼科用のハサミで切ります。少し固いですが切りましょう。 2本の虫ピンを両手にもって、今切った部分を左右に聞き止めます。 20倍の虫メガネで、丁寧に観察しましょう。先程、見た神経索を上にたどります。ゴマ粒の間隔が狭くなった先端のものが、食道下神経節です。
その背側を食道が通っていて、食道の上側で少し前方に脳がありま
第1
2・
1図

ょいと思います。このような大きいカイコは 1年に 3回得られますが、その時期は決まっています。

2・す。アズキ粒の小さいのを 2つくっつけたようにみえます。(第 11図)
そこで、第 1気門の内側をみましょう。ちょうど、その上に痩せ冷凍カイコを外側から観察しているうちに解凍されます。特に、た三角のようにみえる前胸腺をみることができます。すりガラスの第 1気門はよく観察しましょう。頭は、先端のごく小さな褐色の部ような半透明の白い色をしています。多くの場合、その側に淡黄緑分です。解凍したカイコを、シャーレの中に厚めのゴム板をしいた

色をした唾腺があります。

上に背を上にしてのせ、頭のすぐ後ろと尾脚の 2カ所を虫ピンで止めましょう。ピンセットで背側の皮膚をつまみ、ハサミで尾部からアラタ体は、 20倍の虫メガネで見つけるのは難しいと思います。
しかし、努力すればみえるでしょう。

頭のところまで切ります。虫ピンで皮膚を両側へ開いて、片側を 2カ所ずつ止めます。内臓は、ほとんど胃です。その中に、桑の葉が実 験 B オビカレハ

いっぱい詰まっています。気管(黒い)と排 j
世器のマルピギー管(黄春、サクラ、モモ、リンゴなどの木の幹から枝が分かれるところ

色く、細い)が胃にからんでいますね。両側には、絹糸腺(回し、)がに、絹糸の網を張って、沢山の毛虫がいるところをよくみかけます。

入っています。胃の先端の食道の所と後端直腸の所で切って内臓を多くは、オピカレハの幼虫で、す。この毛虫を何匹かとってきて虫カ

5253

ゴの中に入れ、サクラの葉を餌として飼育しましょう。脱皮してだ1
3. セミ(発音)んだん大きくなり、黄色のマユをつくって踊となります。マユの作り方をよく観察しましょう。ヨーロッパからアメリカまで、世界中に分布して、果物や街路樹に大きな被害を与える大害虫です。 朝になると、幼虫は絹糸を出しながら巣網から築を食べにでかけます。
この絹糸は道しるべで、帰りはそれをたと守って巣網へ戻ってきます。

予備知識:音は空気の振動です。人の耳に聞こえるのは、毎秒 100

この絹糸を途中で切ってしまうとどうなるか、面白い実験材料です‑‑10000回の振動で、その中でも一番よく聞こえるのは数千回の振ね。

動です。セミの声は毎秒 3000‑ 500
0回の振動です。セミは膜の振動で、キリギリスは弦の振動で音をだしていると考えられます。
コオロギでもキリギリスでもセミでも鳴くのは、雄のみです。

実 験 A キリギリス
キリギリスの雄と雌を野原でとってきます。 7月から 8月がよいでしょう。エーテルで麻酔して、冷凍しておけば冬でも使えます。
採集は手袋をはめてする方がよろしい。でないと、かみつかれます。
雌は産卵管があるので、すぐわかります。ハサミで雄と雌の前麹を切り取って調べましょう。特に麹脈に注意して調べます。雄には横0倍の虫メガネでよくに走る麹脈があります。この麹脈の裏側を 2
調べてみましょう。沢山の横縞がみつかります。丁度ヤスリのようです。

実 験 B セミ
夏になると道路にセミの死骸がよく落ちています。これを集めましょう。そしてこのセミを頭から腹端まで、正中線を安全カミソリ
54

55

1
3
. セミ(発音)の刃で切って聞きます。この断面を雄と雌について調べます。 10

ん型に塗りつけます。松ヤニが固まったら、そこへこのループをひ倍の虫メガネでよいと思います。特に腹部についてよく観察しましっかけます。これででき上がりです。棒をもって振りまわせば、クょう。全く構造が違うことがわかるでしょう。雌は内臓(特に卵巣)マゼミに似た音が出るでしょう。この発音の原理はセミと同じで、が詰まっています。産卵前のものでは、ほとんど卵巣です。しかし

松ヤニと糸が擦れてその振動が紙に伝わり、紙の振動が筒に共鳴し雄では大部分空洞で、前腹部の両側につりがねを逆さにしたようなて、大きな音が出るのです。

ものがみえます。アブラゼミでもクマゼミでも同様です。アブラゼ
ミでは褐色をしています。これは雌にはありませんので、鳴器だろうということがわかります。 1
0倍 の 虫 メ ガ ネ で 、 こ れ を よ く 観 察

松ヤニ
筒

紙

しましょう。縦に沢山の繊維がみえますので、筋肉だろうということがわかります。さらに、この上端部をピンセットで探しますと、少し固い円盤のようなものがあって、その上面は凹になっています。

第1
3・1図

そしてその中心から薄片が伸びてその先が膜にくっついています。
先にみた筋肉の振動がこの膜を振動させ、腹腔に共鳴してあの騒がしいセミの鳴声が出るということです。

実 験 C タケゼミ
セミと同じような音の出るオモチャ(これは、日本で昔からタケゼミとして市販されています)を作ってみましょう。まず、直径 3‑‑4cm、長さ 5‑‑7cmの 筒 ( 竹 、 プ ラ ス テ ィ ッ ク の フ ィ ル ム ケ ー
スの底を取り除いたもの、トイレットペーパーの芯など何でもよろしい)を用意します。この筒の一端に丈夫な紙を貼ります。(第 13・1図)この紙の真ん中に小さな穴をあけ、ここから糸を通して、糸の他端をループにします。割り箸か何か、棒の先端から少し後をヤスリで削って少し細くし、そこへ熱して溶かした松ヤニをひょうた
56

57

1
4
. イラガ(天敵)予備知識:1887年、アメリカ、カリフォルニア州のオレンジ農園
が、イセリアカイガラムシによって壊滅状態に追い込まれました。
カリフォルニア州は、このカイガラムシの原産地のオーストラリアへ天敵の発見のため、A.ケーベレを派遣しました。こうして発見されたのが、ベダリアテントウムシです。幼虫も、成虫も、もりもり
このカイガラムシを食べます。カリフォルニア州はこのベダリアテ
ントウムシを養殖して農園へ放しました。オレンジ農園のイセリア
カイガラムシは、たちまちのうちに食べ尽くされ、 1年でオレンジ園は回復しました。わずか 1500 ドルの費用で、ロサンゼルスからのオレンジ出荷量は、前年の 3倍に伸びたのです。

実 験 A イラガとイラガイッツパセイボウ
柿や桜の木には、黄緑色をしたイラガの幼虫がよくついています。
刺されると、ひどく痛みます。このイラガは、冬には白くて固い、小さな卵型のマユをつくって木の幹にしっかりくっついています。
まだ穴のあいていないこのマユを、できるだけ沢山集めましょう。
イラガの天敵は、イラガイッツバセイボウという小さな蜂です。この蜂の幼虫は、イラガのマユの中でイラガの幼虫を食べて大きくなります。集めたイラガのマユを割ってみましょう。もし幼虫にトゲ59

があれば、イラガの幼虫です。蜂の幼虫にはトゲがありません。ト1
5. カミキリムシ(害虫)ゲは、特に頭と尾に、褐色の鋭いものが何本も生えていますのです
ぐにわかります。割ったマユの何%くらいがイラガイツツバセイボ
ウに寄生されたか、地域別に調べましょう。イラガの天敵は、中国に 5種類いて、そのうちの 1つであるイラガイッツパセイボウという蜂は、明治時代に、日本に入ってきて、戦後、急に広がったようです。(盛口満著

里山の博物誌"木魂社 1993参照)

予備知識:手入れをしていないイチジクの木の幹や枝の、所々に穴があいていて、そこから木屑が沢山、外へほりだされているのをよ
くみかけます。これは、カミキリムシの幼虫の出した糞で、多くはクワカミキリです。ひどい場合、イチジクの木は枯れます。夏に卵から勝化した幼虫は、枝や幹に入り込みます。幼虫は、そこから根の方へ向かつて、幹の内部を食べながら進んでいきます。

実験 A カミキリムシの幼虫
冬には、幼虫は相当大きくなっていますので、この実験は冬の方がよいでしょう。被害にあっているイチジ夕、クワ、または野生のヤマグワなどの幹や枝で、糞を出す穴をみつけたらそれをたどって一番根元に近い方の穴の少し下をノコギリで切ります。もし、そこも中心部が空洞なら、さらに下の方を切ります。空洞のまわりは茶色になっています。上端に空洞のある幹や校で、下端が空洞になっていない長さ 20cmくらいのものを沢山切って、実験室に持ち帰りましょう。実験室では、この枝や幹を空洞端から、 j
順次 3cmく
らいずつ切っていきます。そのうちに幼虫の後端がみえてきます。
幼虫は進んだり後退したりしますから、幹を立ててトントンとたたいてやりますと、幼虫が出てきます。シャーレに入れて、 1
0倍の
60

6
1

虫メガネでよく観察しましょう。

1
6. ハエ(感覚器)

実験 B

もう長い間全図的に松が枯れています。原因はマツノザイセンチ
ユウとされています。このセンチユウの運び屋はマツノマダラカミ
キリと言うカミキリムシです。この幼虫も姿はクワカミキリの幼虫

予備知識:無脊椎動物の感覚器は脊椎動物とはかなり違ったところと似ています。枯れた松をみつけたらその樹皮をはがしてみましょにあります。コオロギやキリギリスの聴覚器は前脚に、バッタやセう。素手では無理なので何か金物を用いたほうがよいでしょう。樹ミでは前腹部にあります。ザリガニの平衡感覚器は第 2触角の根元

皮の内側にカミキリムシの幼虫がみつかります。

味覚器も前脚の先についています。
にあります。ハエの l
これらの感覚器の感覚細胞から神経が伸びて脳に達しているのです。

実 験 A ハエの味覚器

ハエを用意します。自分で採集しでも良いが、釣りの餌屋へ行きま
すと、サシ虫というのを売っています。これはハエの幼虫ですから
これを 1袋買ってきて虫かごに入れておきますと、踊になりハエが出てきます。このハエを 1日か 2日間餌をやらずに置いて飢餓の状態にします。そのハエの背に接着剤を少しつけて割箸の先端にくっつけます。この時ハエの前脚が自由に動くようにしておきます。水.

4 %・1 %・0.2%の砂糖水、 10%食塩水、 2%酢酸をそれぞれ時計皿に入れておきます。そして割箸を持ってそっとハエの第 1歩脚の先端を時計皿の液に触れきしてみましょう。もしハエが自分の好きな味と感ずれば吻が伸びてきてその液をなめます。横から見ていると良く分かります。どの液で、ハエが一番反応するか調べましょう。
62

63

(三輪知雄・久米又三編 生物の実験法"共立出版 1
9
4
2参照。)

1
7
. ホタテガイ(眼)実験 B コオロギの聴覚器
コオロギの前脚を虫メガネで観察をします。鼓膜(振動板)が見っかります。これがコオロギの聴覚器です。振動板が音波によって振動し、聴覚細胞が刺激され、それが聴神経によって脳に伝えられ予備知識:われわれの眼は、第 17・1図のように一つの凸レンズで、ます。聴神経は途中、前胸神経節と食道下神経節を通過します。

光が屈折され、物体の倒立像が網膜の位置につくられ、その信号を視神経が脳へ送って、脳が判断するように作られています。

実験 C ザリガニの平衡器
ザリガニの背中を良く拭いて乾燥させ、そこに接着剤をつけて割
‑偽盟申

・︐

箸にくっつけます。まず水平位置にした時のハサミの位慣をたしかめましょう。つぎにザリガニを左か右に傾けたとき、左右のハサミ‑

Jh

平衡感覚器は第 2触角の根元にあります。

・・・
a
‑
.
︐

物体

aa

、

. ・・』
ー
.

lψ ︑ 一、.
・、

一ーー‑‑・・ー
ー・・‑‑

︑
.
︐
︐
司
︐
︐
︐
︐
︐
︐
︐
︐

ます。ザリガニを水平にしたとき、ハサミの位置を観察しましょう。

ー
‑
‑
‑

a可E

‑

一一一ーーー・・・・・・-~・ーーー一一一はどのようになりましたか。つぎに第 2触角の片方を根元から切り

d

網膜
レンズ

第 17・
1図

しかし、動物の中には、別の原理で像をつくり物体を知覚するものもあります。そのひとつがホタテガイの凹面反射鏡を利用した眼です。 (M.F.ランド著、・反射鏡をもったホタテ貝の眼¥ス"第 9巻サイエン

第 2号、日本経済新聞社 1979参照)最近の良い鏡は、光の波長の 1/4の厚みをもった、屈折率の違う 2種類の薄膜が交互に、何層にも重なったものが利用されています。たとえば、フッ化
64

65

1
7
. ホタテガイ(眼)実験 A ホタテガイの眼の観察

一鰍

・
・
・
'
一
﹁
'
'
'
﹄ b‑BL'aae‑‑J
‑e

一
ズ
一ン
E
‑
プ‑一レ

ド一体
物

一一像十一

魚屋さんで生きた殻付きホタテガイを買ってきます。ナイフで員柱を切って殻を開きます。殻にくっついた外套膜の外縁上に直径 1m mくらいの黒い玉が点々とみえます。これが眼です。この眼を眼科用ハサミで切り出します。時計皿にのせて、反射光線で 20倍の虫メガネで観察しましょう。レンズがみえるでしょう。この眼が反射鏡によることをみるために眼に当てる光を青、赤など違った色の電球を用いて、どんな色が反射されてくるか観察しましょう。
鏡

第1
7・2図

マグネシウム (MgF2 屈 折 率 1.
36) と 硫 化 亜 鉛 (ZnS 屈 折 率2.
40)の薄膜を利用したりします。生物の場合は、このような物質ではなく、例えば細胞質(屈折率1.34) と グ ア ニ ン 結 晶 ( 胤 折 率1.
83)です。その凹面鏡での原理は第 1
7・2図に示します。
ホタテガイは敵が近づくと、水を噴射して逃げます。明らかに敵が見えているのです。ホタテガイの眼にもレンズがありますが、これは像を得るためのレンズではありません。このレンズにくっついて、中側に網膜があります。これは切片にして、染色して顕微鏡の倍率を上げてみると分かります。レンズが像を作っても、この網膜上には結びません。網膜とは、離れてその奥に凹面鏡があります。
これが多重薄膜層凹面鏡であることは、切片にして調べるのですが、普通の顕微鏡ではわかりません。光の波長の 1/4の 厚 み は 、 普 通 顕
微鏡ではみえないからです。しかし電子顕微鏡でみるとわかります。
66

67

1
8
. ゾウリムシ(繊毛運動)

予備知識:繊毛運動は広く動物界で見られます。たとえば、我々の気管が疲を口腔まで運び出すのは繊毛運動によります。沢山の繊毛が秩序正しく波うって、全体として一つの運動を作り出します。たとえば、水流(偲)、ゴミ運び(気管)、ゾウリムシの運動などです。
世もやっていゾウリムシは、単細胞生物です。でも運動、消化、排jます。(山本時男
久米又三

編

著 動物生理の実験"河出書房 1949、三輪茂雄:生物の実験法"共立出版 1
9
4
2参照)

実 験 A ゾウリムシの培養

1リットルくらい水が入るガラスパットに汲み置きの水を入れ、そのなかに草を適当の大きさに切って、入れます。さらに、その中へ下水溝などの水底の泥(あるいは教育関係機関でゾウリムシを市販もしているようです)を入れます。 30tくらいで 3‑4日、放置しますと、沢山のゾウリムシが増殖してきます。
培養液の上層(ゾウリムシは、表面近くに集まっています)を少しスポイトで吸いとりスライドグラスの上にのせます。その中へ極少量の綿を入れ、カバーグラスをして観察します。 20倍の虫メガネでみます。還がよいと綿の繊維で動けな〈なったゾウリムシを観察できます。繊毛運動そのものは、生物顕微鏡で 400倍まであげな69

1
8. ゾウリムシ(繊毛運動)

いとみえません。 20倍の虫メガネで正常運動、障害物にぶつかっ

いて調べましょう。

たときの運動などを観察しましょう。

実験 B 塩化カリウム

ゾウリムシの培養液を 1滴、スライドグラスの上にとり、その中へ1/
5モルくらいの塩化カリウムの溶液をスポイトで 1滴加えて、実験 A と同様にして、観察しましょう。運動はどのように変化しましたか。塩化カリウムによって、繊毛の運動様式が変化したのです。

実験 C 電圧

ゾウリムシの培養液をスポイドで、少し多めにスライドグラスの上にのせ、それを少しのばします。一人が 2
0倍 の 虫 メ ガ ネ で 観 察しながら、もう一人がそのスライドグラスの上の培養液の両端に、電 池 (6ボルトくらい)からヲ￨いた電極を短時聞入れてみましょう。
そして運動の変化を観察します。

実験 D 走化性

スライドグラスの上に、ゾウリムシの培養液を 2滴 ほ ど 取 り 、 その両端にカバーグラスを割った割片を置き、その上にカバーグラスをのせます。そしてゾウリムシの培養液の片隅へ酢酸溶液(0
.
2%
、

0
.
0
2%)を入れて、少し待ち、 2
0倍 の 虫 メ ガ ネ で 観 察 し ま し ょ う 。
もしゾウリムシが酢酸の方へ集まれば、定化性は+(プラス)、反対のほうに集まれば一(マイナス)と判断します。いろいろの薬品につ
7
0

7
1

1
9
. 有孔虫(石灰岩)

予備知識:今から数億年前の海には、たくさんの有孔虫が生息していました。その殻が、海底に蓄積されてできたのが石灰岩です。有孔虫は、単細胞の原生動物ですが、殻をもっています。
中部地方では、岐阜県の赤坂の石灰岩採石場へ行きまして、石のかけらを探しますと、フズリナなとeの有孔虫が表面に見えている石が、昔はたくさん落ちていました。この有孔虫は、現在でも海に生息していまして、その殻が波によって海岸にうちあげられ、砂の中に混じっています。

実 験 A 有孔虫の殻(岩波洋造・森脇美武・渡辺克巳著

生物の実験 (Partn)" 講談

社 1
9
9
9参照)

海岸の砂(たとえば、名古屋の近くなら知多半島先端の内海海水
浴場の砂、貝殻がたくさん集積している所の砂がよい)を採集してきます。これを新聞紙の上で乾燥させます。これを 300mlくらいのビーカーに半分くらい入れ、そのなかへ四塩化炭素の原液を流し込み、ガラス棒でかきまぜます。この液は臭いし、少し毒なので室外で実験しましょう。次にこの上澄み液を取り、それを鴻紙で j慮、
過します。使った四塩化炭素は捨てずに、別のピンに保存しておきま
73しよう。櫨紙を乾燥させ、その中心部を 20倍の虫メガネで探しま20. ジャガイモ(酵素)00す。直径 0.5mmくらいの、小さな巻き貝状のものを見つけたら 1倍の顕微鏡で調べましょう。巻貝のようにきれいに巻いていません o
有孔虫はいろいろの種類があります。上述の本の図などと絞べて確かめましょう。
予備知識:生物体内の多くの化学反応は、酵素の触媒作用のもとで進行しています。酵素自身はタンパク質で反応によって変化しません。酵素を用いると、都合のよい点は、低温でも反応が起こること、また反応の制御がし易い点でしょう。酵素反応も化学反応ですから、温度の影響を大きく受けます。化学反応は常温付近では、温度が 1
0℃上昇しますと、反応速度は、約 2倍 (QlO= 2) になります。しかし、酵素反応では温度が上がりすぎますと反応速度はかえって下がります。それは、高温によって酵素タンパクが変性するからです。
生物反応(例えば、心臓拍動)は、連続した酵素反応の結果としておこります。

実 験 A カタラーゼ

10ミリリットルガラス製クダピン(押し込み式栓のもの、スク
リュウ栓ピンは危険)に 3%過酸化水素を入れます。これにジャガ
イモをおろし器で、すって一つまみ入れ、すぐに栓をしっかりします。
しばらく待っていると栓がポンという音とともに高くとぴあがります。ピンは、できるだけ体から離すようにします。査みや傷があったりして破裂する危険のあるピンは使わないように。手袋をしてピンを持つのもよいでしょう。この実験は、 2H202→ 02+2H20の化
7
4

7
5

2
0
. ジャガイモ(酵素)学反応が常温ではゆっくりおこるものを、カタラーゼという酵素が実験 C Q10

触媒することによって、急速に進行し、出てきた酸素の圧力で栓をメダカの目玉の心臓拍動の QlOを測定してみましょう(拙著 誰に飛ばすのです。カタラーゼは、生物の細胞に普通にある酵素です。

でもできるメダカの実験"参照)。心臓が拍動しているメダカ卵をリンゲル液とともにシャーレに入れます。 20倍の虫メガネで観察

実験 B 酸化酵素

すると、心臓が拍動しているのがわかります。 2人 1組になって 1

カテコールやピロガロール(第 20・1図)は、普通に木の皮など

人は時計を見て合図し、もう 1人が心臓を見て、 1分間に何回拍動に含まれています。これらのうすい溶液を作り放置しておきますと

0C (氷を加えて作ります)、 20t、30t
するか数えるのです。 1

自然に色づいてきますが、ジャガイモをおろし器ですって、そのし(お湯を加えて作ります)の中で測定してみましょう。 20tでのぼり汁を加えておきますと、ずっと早く褐色から黒くなってきます。

0

0C での拍動数の約 2倍になっていますか。
拍動数が 10

酸化酵素の働きによります。しぼり汁を煮沸して酵素を変性させると、しぼり汁効果はなくなります。また、酢酸などで駿性にしても効果は下がります。さらにフェニールチオユレアのような銅とくっつく物質を加えても、この効果は下がることを確かめましょう。

OH

カテコール

附

OH

~

"
'
hOH

C.グ、、

OH

、
、

μOH

~μ

ピロガロール

COOH

チロシン

第2
0・
1図

我々の髪の毛の黒い色は、メラニンという物質によりますが、これはチロシン(第 20・ 1図 ) と い う ア ミ ノ 酸 が チ ロ シ ナ ー ゼ と い
う酵素の触媒によって酸化されたものです。
76

77

2
1
. ツユクサ(光合成)

予備知識:植物は葉で太陽のエネルギーを用いて水を分解し、空気中の二酸化炭素を吸収してブドウ糖を合成します。このとき葉から酸素を出します。さらにブドウ糖を沢山つないで、デンプンとセル
ローズをつくります。デンプンは、茎や根に蓄え、セルローズで新しい細胞墜をつくります。

実 験 A 酸素の発生(
D.
R.ハーシー著、辻・吉田訳

家庭でできる植物実験"丸善 1
9
9
9

参照)

ツユクサの葉から、直径 3‑‑5mmの円盤を 5枚程切り取り、 5
ミリリットル透明ガラス製注射器(針なし)の中に入れておきます。
この注射器で 3%くらいの重曹(いわゆるタンサン、ベーキングソーダ)水を吸い上げてから、注射器の先を上に向け、中の空気を追い出します。次に注射器の口を指で抑え、押し:俸を少し引いて器内を減圧して、注射器を指でトントンとたたきますと、中の円盤は沈んでゆきます。(植物の種類によって切り取った円盤が沈みにくいので、沈む葉で実験します。)このまま、注射器を蛍光灯に近づけて十分、光をあてます。しばらくすると円盤が浮いてきます。これは光合成によって酸素が発生し、泡として円盤の外側にくっつき、
79

21.ツユクサ(光合成)

浮力が生ずるからです。いろいろの業について試してみましょう。

うのでしょうか。それは、デンプンは αーグルコピラノースが、セ植物によって光合成の速度も違います。

ルローズは Pーグルコピラノースが速なったものだからです。グル
コピラノースはブドウ糖のことです。

実験 B デンプン
昔は、ワラビの地下茎からデンプンをとって、ワラビモチを作り

αーグルコピラノースと pーグルコピラノースはどちらも C
6
H
1
2

0
6の分子式ですがその立体構造が違います。(第 21・1図)ました。ワラビの地下茎を掘り出してみましょう。直径 5mmからlcmくらいの黒い茎が沢山地下を走っています。これを洗って、
片刃安全カミソリの刃で横断し、薄い円盤をっくりスライドグラスの上にのせます。中は白くなっています。この円盤の上に、市販のヨードチンキを 10倍に薄めた液をスポイドで 1i
商、垂らしてしば
らく置き、カバーグラスをして 20倍の虫メガネで観察します。もしデンプンがあれば、青くなります。この青い部分の分布も調べましょう。デンプンは表皮下に多いでしょう。また、ほとんど背くな

H/H

~H 円

OH~I何日It./OH
H

H/H

~O弘

OH¥ozz/H
H

OH

OH

らない、つまりデンプンのない部分もあるでしょう。このデンプン
は、夏から秋には沢山見られますが、冬から春にはどうでしょう。

β・グルコピラノース

α・グルコピラノース

季節による違いを調べましょう。また採集してきた地下茎を、冷蔵

第2
1・
1図

庫に保存しておいた場合、そのデンプン量はどのように変化していこの両方の模型を竹串と粘土で作ってみましょう。第 2
1・1図の

くか調べましょう。

H と OHは、 6角形面に対して垂直に、上下に出ているものとして作りましょう。普通、ブドウ糖の水溶液では、 2
5tで 38%が αー

実験 C デンプンとセルローズ

ピラノース型、 62%が Fーピラノース型とされています。問題は、動物は、デンプンは消化できるのに、セルローズは消化できませ

1番目の炭素のまわりの 0，C，OH，Hの立体配置にありますが、ん。消化酵素がないのです。牛や馬がセルローズを主食にしている

この 1番目の炭素のような不斉炭素があると、偏光面を曲げる性質のに消化できるのは、バクテリアの助けを借りているからです。デがありますのでこれを実験してみましょう。偏光板(1枚 1
5
0円く

ンプンとセルローズは、どちらもブドウ糖でできているのに何が違らいの安いものでよろしい。東急ハンズなどで、売っています)を 2枚

80

8
1

21.ツユクサ(光合成)

用意します。 2枚の偏光板を両手にもって、光の方に向かつて 2枚

綿 1グラムを 300ミリリットルの三角コルベンに入れ、これに濃を少し離して見ます。一方を回転させますと、明るくなったり暗く

塩 酸 5ミリリットルと水 1ミリリットルを加えて 1
0分間熱します。

なったりします。これは、両者の偏光面が違うと暗くなるからです。

ただし、塩酸が蒸発して危険ですので、第 2
1・2図ように 1mく

次に、この 2枚の偏光板の間にハチミツ(この中に沢山のブドウ糖

らいのガラス管をコルク栓を通して三角コルベンに取り付け、ガラが入っている)の水溶液を置いてみましょう(実際には、メスシリ

ス管を何かでしっかり固定しましょう。熱し終わったら無水炭酸ソ

ンダーにハチミツ水を入れ、その上と下に偏光板を置いて下から光ーダで三角コルベン内を中性にし、フェーリング反応を利用してブをあて、偏光板の一方を回転させればよい)。聞に純水を置いた場

ドウ糖ができているかを検査します。(武田一美著

合とハチミツ水を置いた場合、暗くなり方が違いましたか。ブドウ学の実験"東洋館出版社 1
9
9
2参照)

おもしろい化糖水は、偏光面を回転させます。
さらにここで興味深いのは糖尿病との関係です。糖尿病は最近大変多い病気です。ご飯やパンなどデンプンを食べ、消化吸収すると、血液中のブドウ糖の濃度が上がります。このブドウ糖は、勝臓で作られるインシュリンというホルモンの分泌を刺激します。この分泌11刺激作用は、 αーグルコピラノース型の方が、 β型 よ り 強 い こ と が知られています(仁木厚著・研究とその背景を語る'

Diabetes

0巻 第 6号、 1999参照)。分泌されたインシュリン
F
r
o
n
t
i
e
r
"第 1
は、細胞が血液中のブドウ糖を取り込み、利用するのを助けます。
ですからインシュリンが不足すると、ブドウ糖は利用されず、いつまでも血液中に高い濃度でとどまり(高血糖)、尿中に洩れて出ます(糖尿)。これが糖尿病です。

実験 D セルローズ
セルローズが実際にブドウ糖からできていることを証明しましょう。綿はセルローズです。これを酸で加水分解します。
82

第2
1・
2図

83

フェーリング反応22. アジサイ(青い花)

試験管に検査する液を 1ミリリットルとりフェーリング試薬 8 ミ

0分間熱します。酸化第一釘4の赤リリットルを加えて沸騰水中で 1色沈殿が生ずれば還元糖(ここではブドウ糖)があることを示します。
予備知識:青い花の色は、アントシアンという水溶性の色素によりフェーリング試薬

A 液 :C
US04・5H203
1グラムを 500ミリリットルの水に溶かしたもの

リリットルの水に溶かしたもの。
使用前に A 液に B液を等量混合します。逆にしないこと。

験書を参照)

トシアンによるもので、梅干が赤いのはアントシアンが酸性で赤くなっているのです。これに基づいてドイツのヴイルステッター

B液:ロッシェル塩 1
73グラムと苛性ソーダ 50グラムを 500ミ

(満田久輝著ます。酸性で赤、アルカリ性で青となります。紫シソの色は、アン966などの化学実
要説実験栄養化学"いずみ書房 1(1915年、クロロフィルの研究でノーベル賞を受賞しています。)
は、青い花は花びらがアルカリ性だからと pH説を発表しました。
当時、ヴイルステッターはあまりにも偉い人だ、ったので長い間、この説が一般に信じられてきました。しかし、 1
91
6年、これに反対したのが、東京大学教授の柴田桂太先生でした。理由は、生物細胞
は弱酸性であって、病気以外ではアルカリ性にならないこと、さらにアントシアンのアルカリ性での青は不安定であって、色もよくな
いということです。柴田桂太先生は pH説を否定して、そのかわりに金属錯体説を発表しました。これはアントシアンが、金属と錯体をつくることによって青くなるという説です。 pH説は長い間世界の主流でしたが、今はほとんど信用されていません。(安田藤著

花の色の謎"東海大学出版会 1
9
7
6参照)

実 験 A アジサイの青
青いアジサイの花を乳鉢に入れて、これに 0.
1N塩酸を加えてよ8485くすります。塩酸は赤くなります。アジサイのアントシアンが溶け2
3. ホテイアオイ(花柱)慮過しますと、出して、酸性のため赤くなったのです。これを滅紙で i
美しい赤い水溶液が得られます。これを 2つに分けて、その一方には、 0.
1N の苛性ソーダを加えていき、アルカリ性にしますと、青緑色になります。アジサイのアントシアンのアルカリ性での色です。
もう一方の赤い液には、 0.
1N の苛性ソーダを少しずつ、注意して予備知識:メシベの先端の柱頭から卵子の入っている子房までの聞入れてゆき、中性近くにもっていきます。液は、まだ赤いままです。

を花柱といいます。同じ種類の植物の花でも、この花柱の長いもの

試験紙で、 pH6‑‑‑pH7になっていることを確かめます。そして、(長花柱花)と短いもの(短花柱花)が混じっています。これを最この赤い液に、アンモニアミョウパン(アルミニウムが入っている)

初に研究したのは、進化論で有名な c.ダーウインです。(拙著 生

を薬サジで一杯いれて、よく振ってみます。青くなってきたでしょ

物のお話"ホテイアオイの項参照)これがどうして重要かといいまう。後者の pHを念のためしらべてみましょう。 2 本 の 試 験 管 のすと、たとえばソパでは、長花柱花は、短花柱花の花粉でないと受

青色もくらべてみましょう。実際のところはよくわかりませんが、精せず、また短花柱花は長花柱花の花粉でないと受精できないから

柴田桂太先生の説の方が正しそうですね。アルカリ性で青にしたほです。(長友

大著

9
8
4参照)
ソパの科学"新潮社 1

うは、だんだん色が変わってきていませんか。アンモニアミョウバ
ンのかわりにアルミニウムや鉄の他の化合物を加えたときはどうな

実 験 A ホテイアオイ

るかしらべてみましょう。

池や川、またはメダカや金魚の水槽で、よくみかけるホテイアオ
イは夏から秋にかけて、美しい淡紫色の花を咲かせます。ダーウイ
ンが研究したのも、この花です。この花には 3通りの花があります。
(パレット著・猛威をふるうホテイアオイ' サイエンス"第 19巻
第12号、日本経済新聞社 1989参照)
日本では、大部分が中花柱花で、長花柱花も少しまじっています(オシベの柄の長さと較べましょう)。違った場所から採集したホテイアオイの花柱を虫メガネで調べてみましょう。花柱の長さは、遺伝的に決まっていて、短花柱花はアマゾン川流域でしかみられま

86

87

2
3
. ホテイアオイ(花柱)せん。

実 験 C ソパ
ソバの花について、実験 A と同様のことを調べましょう。

実験 B カタバミ
植物が種子をつくる場合、多くは花粉がメシベの柱頭についてそ
こで花粉から花粉管が伸びて、子房の卵子と受精をします 。 この花
粉から花粉管が伸びることを花粉の発芽と呼ぶことにします。多くの花の園芸品種では花粉が発芽しません。球根で増殖する植物の花の花粉も発芽しないものが多いです。
まず花粉発芽用培地をつくります。 8 %の砂糖水を熱してその中へ1 %の割で寒天を入れ完全に溶かします。これをシャーレの底に厚さ 1‑2mmくらい注入します。そのようなシャーレをいくつか作ってふたをして、冷蔵庫に保存しておきます。
先が平らなサジを用いて寒天を 1辺が lcmくらいの四角形に切ってスライドグラスの上にのせます。この寒天上にカタバミの花粉

0分 ‑30分もするをつけてカバーグラスをしておいておきます。 1と発芽してきます。
利用可能な花は今まで調べたところではサルスベリ、カタバミ(在来種)、ルピナス、茶、ツバキ、カリフォルニアポピーなどです。
皆さんも色々な花を調べましょう。市販のアサガオの種子から咲いたアサガオの花粉はほとんど発芽しません。昔からよく使われるのはホウセンカですが、最近市販のホウセンカはほとんど八重ホウセ
ンカで、これは花粉がうまく取れません。ホウセンカは発芽が早いです。
カタバミについて、実験 A と同様のことを調べましょう。
88

8
9

2
4
. ダイズ(乾湿運動)

予備知識:多くのマメ科の植物の実は、乾燥するとその爽がねじれて中の種子をはじきとばします。フジマメなどを部屋においておくと、はじかれた種子が窓ガラスにあたって、ぴ っくりすることもあります。この爽がねじれる機構をしらべるのがこの実験の目的であります。

実験 A ダイズの実の爽
生のダイズの実の爽を乾燥させましょう。乾燥器は手作りでもで‑30cm立方の箱をつくり、上面のみガラス板をきます。板で 20‑

のせます。中に、 60ワットくらいの電球を入れてできあがりです。
100ワットは強すぎるのでやめましょう。このガラスの上に、ダイズの爽をおいて、乾燥させればよいのです。次第にねじれてきます。
次に、どうしてねじれるのかしらべます。生の爽を 20倍の虫メガネでみましょう。幾つかの層に分かれていますので、 AAピンセッ
トでこの層を一枚ずつはがします。このとき各層は、沢山の繊維でできていること、またこの繊維が方向性をもっていることを確かめましょう。またこの繊維の方向が、層によって違うことも確かめま
しょう。

9
1

2
4
. ダイズ(乾湿運動)

だきました。)

実験 B 爽のモデル
繊維の方向の違う 2枚の紙を貼りあわせます。第 24・1似lのような、繊維が異なる方向の短冊をいろいろ作りますコ紙の繊維の方向

実験 C スギナ

は、破ってみるとわかります。破れ易い方向と、破れ難し¥}jI{i]があ

トクサ類は古生代や中世代(今から 1億年以上前)に栄え、現在ります。その破れ易い方向が繊維の方向ですから、鉛 7~: でその方向のものはその生き残りです。当時は、高さが 30mのものもありまを紙の上に書いておきます。紙の中には、方向性のないものもありした。 スギナは、北半球に広く分布しています。ツクシは 3月頃出ますから、方向性のある紙を選びましょう。

てきて、無数の灰緑色の胞子を散らせます。この胞子を時計皿にとって、 10依の虫メガネで観察しましょう。そのとき、静かに息をふきかけると胞子は踊ります。その理由を考えてみましょう。セロ

.・
‑
圃
圃
・
・
‑

一
一
一
一
一
一

ファン紙を細く切って、息をふきかけると同様に動きます。また熱

‑
同
・
ー
・
園
開
園
圃
‑
・
・
ー
ー
ー
・
・
・
・
‑
圃
圃
・
、ーー‑・圃ーいウドンにふりかけた削りカツオの運動も参考にして、 ツクシの胞

、
司
園
田
園
田
司
副
‑
園
周
圃
'
‑
・
・
・
ー
ー
・
・
回
・
ー
，
ー
圃
園
町
.
園
周
圃
.
圃
圃
‑

子の踊りの理由を考えましょう。

¥//

実験 D ツクシ
秋の終わりころ、 スギナの沢山あった場所を掘りますと、縦横に走っている黒い地下茎がみつかります。そして、そのところどころに小さなツクシがついています。これを地下茎とともに切り出して、土を入れた植木鉢に埋めておきます。暖かい所においておきますと、
お正月ころにツクシが出てきます。一度ためしてみましょう。

第2
4・1図

つぎに、 この短冊から任意に 2枚選んで、 ノリで貼りあわせます。
そして乾燥させます。 どれが一番よくねじれましたか。また、 その場合の繊維の方向は、実際の大豆の爽の繊維の方向と一致しましたか。(この実験は名古屋大学名誉教授高木典雄先生から教えていた
92

93

2
5
. スイバ(草木染)

予備知識:スイバはソパと同じくタデ科の多年草で、道端に普通にある草です。その若芽がスカンポです。アジアからヨーロッパにかけて分布しています。長い葉ですからすぐわかります。(第 25・1図)根の基部が黄色く太くなっています。冬でも根生業がありますのでどこにあるかすぐわかります。雄株と雌株があります。 5‑6月頃茎が伸びて穂状に花が咲きますが雄株をたたくと花粉が沢山飛びますのでわかります。スイバの性決定様式は小野知夫先生(スカンポの先生)の研究によって動物と似ていて面白く有名な植物です。

j~ト

謝総

第2
5・
1図
95

実験 A カリミョウパン

2
6. ヒマワリ(フィボナッチ数列)

媒染剤として染色に用いるカリミョウバンを自分で作りましょう。
アルミ箔を 1グラムとり 3
00ミリリットルのビーカーに入れます。
そこへ 4モルの苛性カリ (KOH) を 50ミ リ リ ッ ト ル 入 れ ま す と 盛
んに泡が発生します。これは屋外へ出しておきましょう 。 10分もすると完全に溶けます。そこへ 9モルの硫酸 30 ミ リ リ ッ ト ル 入 れ

予 備 知 識 :，
1 2
，3
，5
，8
，1
3，2
，
1 3
4，5
5，8
9，…・・・という数列

ますが、濃硫酸は大変危険ですので特別に注意して大人と 一緒 に 実をフィボナッチ数列と呼びます。(拙著験しましょう。少しでも手についたらすぐに水道水で洗いましょう。

項 参 照 ) イ タ リ ア の Lフィボナッチが発見した数列です。特徴は衣服につくと穴があいてしまいます。硫酸を入れたらビーカーのま

前 2項を加えると次の項になっていることです。生物の世界ではこま氷で冷やします。ミョウパンが出来ているでしょう。

の数列がよく出てきます。たとえばヒマワリの種子やパイナップル

生物のお話"ヒマワリのの果実の模様の列の数がそうです。その他、ある蜜蜂の親の数、親実験 B 染色の親の数、親の親の親の数、……とか、イチゴの種子の配列とか、

500ミリリットルのビーカーにスイバの黄色い線を切りきざんで芋を 一 回りする聞のジャガイモの芽の数などです。

入れ、そこへ 200ミリリットル程水を入れ煮沸します。 液が黄色く
なってきます。そこへ白い布を入れ染色します。染まりましたらそ実 験 A 種子の配列

こへ実験 Aで つ く っ た ミ ョ ウ パ ン を 入 れ ま す 。 黄 色 に よ く 染 ま っマツボックリ、パイナップル、ヒマワリについて第 2
6・
1図のよ

たら水染して乾燥します。ミョウバンの代わりに硫酸第・鉄を加え

うにらせんの列の数を右まわり、左まわりについて数えましょう。

た場合どうなりますか。緑色がかつてくるでしょう。

フィボナッチ数列のメンバーになりましたか。標品によって多少違

また、スイバの根の代わりにクロマメを水で柔らかくしその皮をうこともあります。

用いたらどうなりますか。紫色に染色されるはずです。(井上 友治・
渡辺義一・後藤章共著
参照)

原色化学実験プロセス図説"繁明書 房 1
988実験 B 算 数
次の問題を解いて下さい。今ある農家にウサギが 1つがい(雄と雌 1匹ずつ)いました。このウサギは毎月 1つがいずつの仔を産みます。生まれた仔は 2ヶ月後から毎月 1つがいずつの仔を産みます。

96

97

2
7
. パピルス(紙)予備知識:パピルス(カミガヤツリ)はナイル河の水辺に大群落をつくっていたカヤツリグサ科の多年生植物です。現在はもうエジプ
トのデルタ地帯にはなく、ナイル河上流の湖や河畔に生えています。
中国人が発明した近代的な紙がヨーロッパに入る 8世紀頃まで、エ
第26・1図

ジプトを中心にこのパピルスを利用して紙がつくられ利用されてい半年後、 1年後にはこの農家に何つがいのウサギがいることになりました。最近の木材を原料につくる紙づくりはスズメパチの巣がヒますか。ただし、ウサギは死なないとします。

ントになって、ヨーロッパで開発されたそうです。

実 験 A パピルス紙

パピルスは大きな園芸庖に頼めば苗を手に入れてくれます。熱帯の植物ですから日本では冬は野外におきますと枯れてしまいます。
春から秋まで野外でどんどん伸びますから、夏から秋まで実験できます。直径 80cmから 1mくらいの常滑焼きの水がめの底に土を入れて肥料を入れパピルスの根を植えますと、容易に育てられます。
秋の終り頃、根を掘り出してビニール袋に入れて、屋内に入れておけば冬を越しますから、春になってまた外に植えればよいのです。
秋には大きな根になりますから、ノコギリで適当な大きさに切って幾つかに分け、冬中屋内に入れておきます。
このパピルスの地上の茎を切り取ってきて、緑色の皮をはぎます。
98

99

2
7
. パピルス(紙)安全かみそりの刃で皮をとった茎を厚さ 2‑3mmくらいの短冊にれを 1‑2%苛性ソーダで 1
0‑20分煮ましょう。その後水洗いして切ります。この短冊を沢山作ります。大きい板か、ストーンテープ

アルカリを除き、板の上で木槌でたたいて白皮をほぐします。この

7・1
ルの上に白い木綿の布を敷き、その上に先に作った短冊を第 2

白皮からとった繊維にノリウツギかトロロアオイからとったノリあ

図のように縦横に少し重ねて並べます。その上から木綿布をかぶせ

るいはは洗濯ノリをまぜて、それを布または網戸の網をはった木枠て、木槌で弱くたたきます。水がしみ出してきてそれを布が吸い取(すのこ)に流し込んで、シート状のものを作ります。あとは乾燥すります。布をていねいにはずして、この湿ったパピルス紙をフェルるだけです。(井上友治・渡辺義一・後藤章共著

ト紙か電話帳の聞にはさんで上から重しをして乾燥させれば出来上

ロセス図説"雲母明書房 1
9
8
8参照)

原色化学実験プ

がりです。でき上がったら好きな絵を描きましょう。

，

11
11
11
11
11
11
11

，

，
.

‑
‑
，
.
.
，
:
.
.
・
・
・
・
.
，
，
，
.
‑
‑
‑
‑
‑
，
・
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
・
.
，， ‑
，
‑
，
，
: "
"
.
.
，
̲
‑
，
，
.
"
"
，
1;
"
1.

・・・・・・ ，
7 ・・・・・・"~-."'''''
"

，
，
I

"

1.‑

"

I

，.~

.
;

I

，
，.‑‑.‑;‑‑‑‑‑r‑r‑‑̲̲̲，̲
..正，̲
・・・・・・・・・，・・・・・~'，:・，-#・・・・.忌~-----~------------------------------_.
，
，
.
̲
'~

1."

"
11

I

'
.
‑
"
，
.
.
，
， ，
!̲̲̲̲.̲
，‑一一一， -一日・・---~.....・・・・・山・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・i:
.
'
，
，
'
.
，
"
;
，
， ，" '
: ，
，

l

，
"
，
̲
̲
̲
̲
:
̲
̲
̲

~

I

~

̲
.
r
̲̲

I Jj‑

"

1，
，
'

"

"

，
.
"

"

:
，

I

‑
'
"，
'
. '
.
i.
'

.‑

̲

第2
7・
1図

実験 B 和紙
ミツマタやコウゾがよいですが、手に入らないときはクワやヤマ
グワなど身近なところにある木や草を使って試してみましょう。木
なら 2‑3年目の枝の表皮を除きその下の白皮を取り出します。こ
100

101

2
8
. ソバ(タンパク質)

予備知識:ソバ屋でザルソバかモリソパを注文しますとあとでソバ湯が出てきます。しかし、うどん屋でザルウドンを注文しでもウドン湯は出てきません o なぜでしょう。これはソパの茄で汁とウドンの茄で汁では成分が違うのです。ソバ粉の中のタンパク質は容易に溶け出しますが、ウドン粉の中のタンパク質はソバ粉より溶け出しにくいのです。

実 験 A タンパク質
ソパ粉、小麦粉、上新粉、コーンスターチ、クズ粉を等量ずつ別々にビーカーに取りそれぞれ一定量の水を加えてかくはんし漉過します。この滅液について、ビューレット反応でタンパク質量を測定しましょう。
測定方法:被検液 1ミリリットルを試験管に取りビューレット試薬 4 ミリリットルを加えて 20‑‑25tで 3
0分放置します。赤紫
青紫色が濃く出る程多くのタンパク質を含んでいるのです。
ビューレット試薬:CUS04・5H201.5グラムとロッシェル塩 6グラムを 500ミリリットルの水に溶かします。かき混ぜながら 1
0%苛性ソーダを 300ミリリットル加えます。これに水を加えて 1リットルとし保存します。 0.
1%ヨウ素カリウムを加えておくと還元103

を防止することが出来ます。(満田久輝著

要説実験栄養化学"い29. オナモミ(マジックテープ)

974などの化学書参照)
ずみ書房 1

予備知識:オナモミはキク科の 1年草で、いたるところの道端にあります。ユーラシア大陸から北アメリカにも分布しています。ヌス
ピトハギはマメ科の多年草で、どこの道端にもあります。北インド・
中国・日本に分布しています。キンミズヒキはパラ科の多年草で漢方薬に使われます。田舎の道端に多いです。アメリカセンダングサ

9・1図) (これは、名古屋
もいたるところの道端にあります。(第 2大学名誉教授高木典雄先生に教えていただいた実験です)

オナモミ

ヌスピトハギキンミズヒキアメリカセンダングサ

9・
1図
第2

実 験 A 実の観察
オナモミ、ヌスピトハギ・キンミズヒキ・アメリカセンダングサ

0倍の虫メガネで観察しましょう。いずれも秋に実ができ
の実を 1
104

105

ますのでこの実験は秋にするのがよいですが、実を集めて保存して

3
0. ボンボン船(熱機関)

おけばいつでも出来ます。これらの実は衣服にくっついて閑ります。
どうしてくっつくか調べましょう。

実験 B マジックテープ
市販のマジックテープを買ってきて虫メガネで観察しましょう。

予備知識:船は生物とは関係ないように見えますが、実は船も動物実験 Aの実と似た構造であることがわかります。マジックテープ

も共に熱機関なのです。エネルギ一転換系としては同じなのです。

はスイスで発明されたようですが、草の実がヒントだ ったのかも知

熱力学の法則で、はエネルギーと言うものは急になくなったり、何もれません。

ないところから急に湧いて来るようなことはないのです。いつでもエネルギーはいろいろの形に転換してゆくだけなのです。動物や船が動くときは運動のエネルギーが生じます。その運動のエネルギー
は何か外のエネルギーから転換してこなければならないのです。それは何か。それは熱や化学エネルギーなのです。船は石炭や石油を燃やして熱エネルギーを取り出し、気体を利用してピストンを動かして運動のエネルギーを発生させます。動物も同じく食べたデンプ
ンなどを酸化して出てくるエネルギーを ATPの中に化学エネルギ
ーとして蓄え、それを筋肉を利用して運動のエネルギーに換えます。
生物も物理学の法則に反するようなことはできません。熱エネルギ
ーの何%が運動エネルギーに変わるかを効率と言いますが、熱力学の法則では高熱源と低熱源の温度のみによって、その最高効率が決まってしまいます。生物もその法則に従わなければなりません。食
べた食物の持っているカロリー(熱エネルギー)のうち最高何%が運動のエネルギーに転換できるかは計算できるのです。このようなことを理解するために熱機関の簡単なモデルとしてポンポン船を作

106

107

あとがき

って動かしてみましょう。

実験 A ボンボン飴

1
0
0円ショップで直径 15cmくらいの目玉焼用アルミ鍋を買って来ます。この柄を金ノコギリで切って除きます。そして柄のついていた付近にドリルで直径 5mmくらいの穴を 3‑‑4cmの間隔で 2

数学の勉強に行きづまって、数学科から生物学科に転向、故山本

つあけます。つぎにホームセンターか金物庖で長さ 1m、直径 5mm

0年になりま時男博士の弟子となり、メダカの研究に入ってもう 5くらいの肉薄のアルミ管を買って来ます。このアルミ管を第 30・1す。今更ながら恩師山本時男先生の偉さに驚いている毎日です。

図のようにらせんに巻いてアルミ鍋に取り付けます。水糟に入れる

73歳の今、現在の生物学教育、特に小・中・高等学校の生物学前にアルミ管の中に水を入れておきましょう。図のようにローソク

教育に疑問をもち、実験を中心にした新しい生物学教育のために老2本くらいで熱しますと船は走り出します。

体にむち打って努力しようと決心し、そのための教育書としてこの本を書くことにしました。 2時間くらいでできる実験、小・中学生でも拒否反応のおこらないような実験、できるだけ他の本に書いてないオリジナルな実験をとりあげようとつとめました。もっと適当な実験を御存知の方は教えていただきたいと思っています。
ここ 1年半、一つ山自然教室で子供達と接してきましたが、子供の感性のすばらしさに感動しながら、生物の機能を体験していく子

ローソク

供達の姿をみて、日本の将来への私の夢を子供達に託している今日
水槽

この頃です。
全国の小・中・高等学校で受験教育でない新しい生物学教育がは

第3
0・
1図

じまり、人真似や丸暗記ではなく自分で見、自分で実験し感動し、自分で考える若者が沢山生まれてほしいと私は考えています。そして将来あらゆる分野で、オリジナルな研究をする国際的な研究者が沢山生まれることを私は夢見ています。青色発光ダイオードの発明
1
0
9

108

.
J .

者の中村修二さんが受験教育の弊害を強く述べておられましたが私授の土井岡幸郎博士には特に感謝しています。また表紙や裏表紙のも全く同感です。

絵を描いていただいた犬飼英子さんには私の意を良く汲んでいただ
き有雛く感謝しています。前著

学歴や肩書きよりも直接自然に学ぶことの大切さについて閑際的

生物のお話"以来いろいろお世話

な糖尿病の研究者である仁木厚博士(愛知学院大学教授:内科学)になっている丸善出版サービスセンターと今回お世話になった伊藤は章さんに深く感謝いたします。

患者に学ぶ生命"と題した公開講座で、インシュリンの発見の歴史をふりかえって説明されておられます。新しい発見や発明は大2002年 3 月吉日

竹内邦輔

学とは限らず、思いもよらぬところからもたらされることが多いと私も考えています。
私が尊敬する親友である仁木厚博士から私は多くのことを学びました。特に感動とアイデイアと独創性の大切さについては私も全く同感しています。私は一つ山自然教室で子供達と接するとき一番豊富にこれをもっているのは小学生だということを知りました。現在の日本の教育の多くがこれをつぶしてしまっていると思います。新しい自然科学教育でこの点を充分伸ばしてやりたいと私は考えています。
アメリカ G.
E.
社を今日のようにしたJ.ウェルチ会長は人なり"と書いておられますが企業は教育も人、国家も人"だと思います。 1
9世紀中頃、ドイツとの戦争に負けて荒れ果てた不毛の地ばかり残ったデンマークを今日のような肥沃な農業国にしたのは、ダルガスのように親子 2代にわたって財産を投げ出し国土の肥沃化に献身した人と共にそれまでのラテン語の暗記ばかりの教育を改めてグルントイやコルに始まる自然科学や数学を取入れた教育改革が大きな力となったことを考えねばならないと思います。
原稿の間違いを直したり、校正をお願いした滋賀医科大学名誉教
111

110

~ ~司

ISBN4‑89597‑248‑8
C7045 ￥1000E
9784895972482
定価(
本体 1
，
000円+税)1927045010001

制作名古屋 ⑭ 丸 善 出版サービスセンター