研究のきっかけ

　小学３年生の時、道でセミの羽を拾った。よく見ると人の指紋のような線「翅脈（しみゃく）」が入っている。翅脈の模様が指紋と同じように1匹ずつのセミ固有のものならば、その羽を落としたセミが分かるのではないかと思い、死んだセミを集めて翅脈の特徴を調べるようになった。これまでの研究で、アブラゼミ、ミンミンゼミ、クマゼミの一部の羽に異常な翅脈があるのを発見した。また、すべてのセミの羽の同じ場所に、翅脈の飛び出し部分があることにも気がついた。今年も引き続き、研究する。

研究１：翅脈異常の発生頻度とそのパターン

　アブラゼミとミンミンゼミについて調べ、2014年、2015年の結果と比較する。

〈結果〉

◇アブラゼミの翅脈異常の発生頻度

2016年：531匹（オス362匹、メス169匹）のうち翅脈異常があったのは50匹（オス37匹、メス13匹）、発生頻度は9.4％（オス10.2％、メス7.7％）だった。
2015年：63匹（オス41匹、メス22匹）中、翅脈異常は11匹（オス9匹、メス2匹）、発生頻度は17.5％（オス22％、メス9.1％）。
2014年：46匹（オス31匹、メス15匹）中、翅脈異常は6匹（オス３匹、メス３匹）、発生頻度は13％（オス9.7％、メス20％）。

◇アブラゼミの翅脈異常パターン（2016年）

　羽のどこにどんな翅脈異常があるのか、翅脈の区画に番号をふって分類した。異常の発生は区画３（68.4％）に多く、次に区画５（10.5％）、その他は2～5％ほどだった。

◇ミンミンゼミの翅脈　異常の発生頻度

2016年：107匹（オス78匹、メス29匹）中、翅脈異常は13匹（オス11匹、メス2匹）、発生頻度は12.1％（オス14.1％、メス6.9％）。
2015年：19匹（オス14匹、メス5匹）中、翅脈異常はなかった。
2014年：11匹（オス7匹、メス4匹）中、翅脈異常は1匹（オス0匹、メス1匹）、発生頻度は9.1％（オス0％、メス25％）。

◇ミンミンゼミの翅脈異常パターン（2016年）

　区画５が71.4％と多く、次に区画13（14.3％）、区画１、12は１匹（7.1％）ずつだった。

◇アブラゼミとミンミンゼミの、2016年における翅脈異常の発生頻度の比較

　アブラゼミの発生頻度は9.4％（531匹中50匹）、ミンミンゼミは12.1％（107匹中13匹）。どちらが多いのか、パソコン（Excel）の機能を使って統計学の「カイ２乗（Χ２）検定」をしてみた。発生頻度に差があるならばｐ値は0.05（5％）よりも小さくなるはずだが、計算するとｐ値は0.387233となり、0.05よりも大きな値となった。よって「統計学的に有意な差はない」ということになり、アブラゼミとミンミンゼミの翅脈異常の発生頻度に差はなく、どちらが多いとは言えないことが分かった。

〈考察〉

　翅脈異常がアブラゼミでは区画３、ミンミンゼミでは区画５に多いのは、区画が広く、翅脈の根元から遠い区画であるからではないか。アブラゼミは区画３に余分な翅脈が１本増え、ミンミンゼミは区画４と５の間の翅脈が１本消えていた。元々あった翅脈が、羽化する時に中を体液が流れるか否かで、正常か異常かに分かれるのではないか。

研究２：翅脈はいつできるのか

　アブラゼミの幼虫が羽化する様子を観察する。

〈結果〉

　翅脈異常は、羽化とともに翅脈が伸び始めて、その時に起こるのではないかと予想したが、翅脈は羽化する時にはすでにできていた。観察した幼虫２匹は正常な翅脈だった。

〈考察〉

　羽化する前に何かが起きて、翅脈異常になったのだ。羽ができる時に翅脈もできていると思うが、これを調べるには幼虫を殺さなければならないので、やりたくない。

研究３：翅脈異常はどうやって起こるのか

　アブラゼミの翅脈で、枝分かれをするかのように少しだけ翅脈が飛び出した部分があることに気がついた。デジタル顕微鏡で観察する。

〈結果〉

　アブラゼミ25匹で、少しだけ飛び出た翅脈を確認した。ある１匹の羽の区画２では、枝分かれをする方向にある反対側の翅脈からも枝が途中まで伸びて、もう少しでつながりそうだった。

〈考察〉

　この枝がつながった場合に、もう１本翅脈が増えるのではないか。翅脈異常が起きる原因としては、遺伝子の異常が考えられるが、これを交配実験で確かめるには、セミの卵が成虫になるまで５～６年もかかるので大変だ。ヒトの指紋は、遺伝子が同じでも成長環境の違いで完全に同じにはならないというから、翅脈異常も環境が原因なのかもしれない。
　また、がん細胞に新しい血管ができるという話を聞き、翅脈のでき方についても考えた。翅脈は羽ができる時に、何かの因子に引き寄せられて伸びていく。しかし何かの影響で別な因子があると、そこに新しい翅脈が伸びて異常翅脈ができるのではないか。

研究４：2015年の研究で気づいた課題

　昨年の研究で、アブラゼミやミンミンゼミなどのすべてのセミの羽の同じ３カ所（区画10と11、11と12、12と13）の翅脈に、枝のように飛び出している部分があることに気がついた。その部分を切り取って顕微鏡で観察したら、翅脈の断面に円い穴があり、注射器で水を注入すると、水は戻ってきた。今年も観察した。

〈考察〉

　すべてのセミにあるこの３カ所の飛び出しは、羽化する時に必要なのではないか。羽化の時は体液が翅脈を通って羽が伸びるからだ。その飛び出しは、伸びようとした先が行き止まりになっているため、風船のように膨らんだのではないか。この考えを「風船理論」と呼ぶことにした。

感想

　今年はこれまで以上にたくさんのセミを集めることができ、信頼できるデータを得ることができた。アブラゼミとミンミンゼミでは、翅脈異常のパターンが違うことに驚いた。また、アブラゼミでは翅脈が１本増え、ミンミンゼミでは翅脈が１本減る。どうして違うのか不思議だ。