周期ゼミ(素数ゼミ)は寿命が奇妙なほど正確で、きっかり13年または17年だけ生きる。このセミの生物時計がこれほどまでに正確な理由を説明するモデルを、静岡大の研究者たちが提示している。Buchen周期ゼミ(素数ゼミ)は世界で最も長生きする昆虫の1つだが、寿命が奇妙なほど正確である理由は誰も知らない。周期ゼミはきっかり13年または17年だけ生きる。このセミの生物時計がこれほどまでに正確な理由を説明するモデルを、日本の研究者たちが提示している。周期ゼミは、13年または17年の一生の99%を、地中で幼虫のまま、木の根から養分を吸って過ごす。特定の年の夏がくると、周期ゼミの幼虫はいっせいに地面から這い出す。1本の木の根もとから、数日間に最大4万匹もの幼虫が出てくることがある。彼らが地中で過ごす期間が興味深いのは、13年または17年という長い時間を正確に計っているだけでなく、13も17も素数――それ自身と1以外では割り切れない数――だからだ。生活周期が比較的大きな素数になっているのは、13年ゼミと17年ゼミの交雑する可能性が最小限になるからだという説が有力だ。これが5と7という小さな素数だったとしたら、35年に一度、成虫になる時期が一致する。生活周期が長くても、たとえば12と16のように素数でない数だった場合、12年ゼミと16年ゼミが交雑する可能性は48年ごとに出てくる。13と17のように大きな素数なら、両者が交雑する機会は221年に一度しかめぐってこない。数学的にはその通りだと思えるが、なぜセミが交雑の可能性を最小限にする必要があるのかは分からない。そこで静岡大学の吉村仁教授は、根本的理由を探るために数学モデルを開発した。13年ゼミと17年ゼミが交雑した場合、生活周期が中程度の長さ――たとえば15年――の子孫が生じるかもしれない、と吉村教授は考えた。その場合、仲間の大多数が成虫になる年より2年早く、あるいは2年遅れて、地中から這い出すことになる。Cooley氏は言う。セミは捕まえるのが容易で、噛みついたり刺したりすることもないため、捕食者の餌食にされやすい。何万匹というセミがいっせいに出現した場合、特定の個体が捕食される危険性はゼロに近くなる。吉村教授のモデルは、交雑がもたらすこのようなマイナスの影響から、素数に基づく生活周期を説明できることを示している。このモデルでは、すべての可能な生活周期から出発するが、13年周期と17年周期が維持されるようになるのは、密度に依存する効果が要因に含まれている場合に限られる。この研究は5月18日付けの『米国科学アカデミー紀要』(PNAS)で発表された。Webb教授(数学)は言う。「セミの発生は、捕食者の生活周期との一致を最小限にするようになっている、というのがわれわれの仮説だ。鳥や小動物といった捕食者の生活周期は2年から5年だ」Webb教授はもう1つの仮説にも言及した。生活周期が素数になっているのは偶然で、まったく意味はない、というものだ。Cooley氏は、今回のモデルにはいくつかの仮定が含まれていることを認めている。セミを研究するのはなかなか難しく、生態や進化について多くの謎が残されているからだ。交雑によって本当に中間的な生活周期を持つ子孫が生まれるかどうかは分かっていない。現在は13年ゼミと17年ゼミの生息地は重なっておらず、今のところ交雑が生じる可能性はない。最初に分化して以来、それぞれの分布はおそらく変化しているはずだ。「このことは、セミの個体密度が低くなったときにどんな問題が起きるかを理解する助けになり、今回の考え方がどの程度確からしいかを知る手がかりになる。この問題が明確に数学的な扱いを受けるのは今回が初めてだ」と、Cooley氏は述べた。[周期ゼミは、セミのうちMagicicada属に属する複数の種の総称で、米国東部に分布する。17年蝉と13年蝉の他に、化石種として12年蝉、14年蝉、15年蝉、16年蝉、18年蝉が発見されている。NewPROMOTION謙虚に耳を澄ませば、建築はやがて「未来の記憶」になる。──田根剛PROMOTIONあまねく人に社会復帰の機会を。そのために、わたしは農業を続ける。JINSが目指す未来のアイウエアPROMOTIONテクノロジーが拡張するスポーツとアートの可能性:東京2020は世界の若者の希望となるかPROMOTION足にも地球にも優しい「ジ・オニツカ」という“革新”PROMOTION七大陸最高峰を最年少制覇した南谷真鈴、「クルマで移動する自由」を体感する。PROMOTIONこれまでにない「新しい材料」を生み出す。それがよりよい社会をつくるから。──小川由希子LATEST最新記事CULTURE『キャッツ』そのものに“罪”はない。