シャコのパンチは、水の中で時速85kmにもなる

サンゴ礁の砂地で、モンハナシャコというシャコが、巻き貝の前でじっと構えています。次の瞬間、折りたたんでいた腕がはね出し、貝の殻に当たります。そのあいだは、わずか数ミリ秒（1ミリ秒は1000分の1秒）。人のまばたきより、ずっと短い時間です。

2007年の実験で、このパンチを打つ腕の先の速さを測ると、速いときで秒速23.5mでした。時速になおすと約85kmです。しかも、これは水の中での速さです。体長15cmほどの生き物が、どうやってこんな速さを出しているのでしょうか。

研究で分かったのは、シャコは筋肉の力でそのまま打っているのではない、ということでした。シャコの腕には、クロスボウとそっくりの仕組みが入っていたのです。クロスボウとは、弓を台に固定して、引き金で矢を放つ武器です。

この記事では、まず、シャコが腕に力をためて放つ仕組みを説明します。次に、1回のパンチで出る2つの衝撃の大きさを紹介します。最後に、シャコどうしがけんかをするとき、相手のどこをたたくのかを見ていきます。

01シャコは、筋肉の力をバネにためてから一気に放つ

動物の筋肉には、どうしても越えられない弱点があります。縮むのがゆっくりで、縮む長さも短いのです。筋肉だけでは、とても速い動きは出せません。

そこで使われるのが、パワー増幅という工夫です。筋肉の力をゆっくりバネにためておき、あとで一気に放つ仕組みです。カンガルーやバッタのジャンプも、この仕組みを使っています。

アメリカの研究者シーラ・パテック（Sheila Patek）らは、2007年の論文で、シャコの腕をクロスボウに例えました。クロスボウは、次の2つの段階で矢を飛ばします。

• 力をためる：人が腕でゆっくり弦を引いて、弓に力をためる。
• 力を放つ：引き金を引くと留め金が外れ、矢が一気に飛ぶ。

矢が飛ぶ瞬間、人の腕の筋肉は、ほとんど働いていません。矢を速く飛ばすのは、弓にためておいた力です。だから、手で矢を投げるより、ずっと速く飛びます。

02シャコの腕には、力をためるバネと、腕を止める留め金がある

シャコがパンチを打つとき、腕の中では次のことが順に起きています。

まず、腕を伸ばす筋肉が、ゆっくり縮み始めます。そのあいだ、腕を曲げる筋肉が、小さな硬い板を2枚押さえています。この2枚の板が、クロスボウの留め金に当たります。留め金がかかっているので、腕はまだ動きません。

腕を伸ばす筋肉が縮みきると、打つ準備ができます。ここで、腕を曲げる筋肉がふっと緩み、留め金が外れます。すると、ためていた力が一気に放たれ、腕が外へ向かって回転します。

では、力は腕のどこにためられているのでしょうか。この点は、研究が進むにつれて考えが変わってきました。

2004年、パテックらは科学誌ネイチャーで、腕の節にある、馬の鞍（くら）のような形の部分がバネになる、と発表しました。この部分は、外骨格の一部です。外骨格とは、エビやカニのように、体の外側を覆う硬い殻のことです。

ところが2007年の研究で、鞍の形の部分には、殻を硬くする鉱物が少ないと分かりました。そのため、この部分だけでは大きな力はためにくいのです。今は、外骨格の何か所かに分けて力がためられている、と考えられています。中でも、腕の節にある「V字」の形の部分が大事ではないか、とされています。

さらに、腕の関節は、4本の棒をつないだような形をしています。この形の関節は、腕が回る角度を大きくするはたらきをします。2007年の研究では、バネの側の部品が回った角度に比べて、腕は約2倍の角度だけ回ると分かりました。

この研究に使われたモンハナシャコは、体長11.5〜14.8cmです。水槽で、巻き貝や冷凍エビを食べて暮らしていました。

031回打つと、貝には2回の衝撃が当たる

2005年、パテックらは、このパンチがどれほど強いのかを、力を測るセンサーで調べました。

すると、1回打つたびに、力が大きくはね上がる瞬間が2回あると分かりました。1回目と2回目のあいだは、390〜480マイクロ秒です。1マイクロ秒は、100万分の1秒です。

• 1回目の衝撃：腕が貝に当たったときの力。
• 2回目の衝撃：腕の周りにできた小さな泡が、つぶれるときの力。

1回目の、腕が当たったときの力は、400〜1501N（ニュートン）でした。1Nは、だいたい100gの物を持ったときに、手にかかる力です。つまり1501Nは、およそ150kgの物を載せたときの力に当たります。論文は、シャコが自分の体重の何千倍もの力を出している、と書いています。

2回目の、泡がつぶれる力も、最大で504Nありました。平均すると、腕が当たったときの力の半分ほどです。ただ、ときには泡の力のほうが、腕が当たった力より大きくなりました。論文によると、泡の力が腕の力を上回った分は、最大で腕の力の280%に達しました。

04シャコは仲間とけんかするとき、相手のしっぽの先の硬い板をたたき合う

これほど強いパンチを持つシャコどうしがけんかをしたら、どうなるのでしょうか。

シャコにとって、巣穴はとても大切な場所です。えさを食べる場所であり、交尾をしたり卵を守ったりする場所であり、隠れ家でもあります。そのため、シャコは巣穴をめぐって、よくけんかをします。

でも、相手の体をどこでもかまわず打つわけではありません。狙うのは、相手の尾の先にある、ドーム形の硬い板です。この板はテルソンと呼ばれ、けんかのときに盾の役目をします。

2018年、パテックとパトリック・グリーン（Patrick Green）は、パナマに住むシャコの一種で、けんかのようすを調べました。巣穴の持ち主と、そこへ入ってきた相手を、水槽で対決させたのです。記録した試合は、体重をそろえなかった試合が35、体長をそろえた試合が29でした。

結果は、巣穴の持ち主のほうが有利でした。体重をそろえなかった試合では、入ってきた側が勝つには、持ち主より平均で0.51g重い必要がありました。0.51gは、このシャコの平均体重の約半分に当たります。腕の先を開いて相手を突き刺すような、危険な攻撃は、めったに見られませんでした。

研究チームは、シャコがけんかの中で、自分と相手の強さを見比べて勝ち負けを決めている、と考えています。尾の盾を打ち合うのは、おたがいの強さを確かめるための「儀式」のようなものだ、というのです。

05まとめ

モンハナシャコのパンチは、測られた中で一番速いもので秒速23.5mでした。この速さは、筋肉が速く縮むことで出ているのではありません。腕のバネにためた力を、留め金を外して一気に放つことで生まれていました。1回打つと、腕が当たる力と、泡がつぶれる力で、2回の衝撃が出ます。

そんな強いパンチを持つシャコも、仲間とのけんかでは、相手の尾の盾を狙って打ち合います。2018年の実験では、巣穴に入ってきた側が持ち主に勝つには、持ち主より平均で0.51g（平均体重の約半分）重い必要がありました。