キツツキが何度も木をつついても、すぐに脳しんとうを起こさないのはなぜでしょうか。結論からいうと、「頭の中に特別な衝撃吸収装置があるから」という有名な説明は、現在の実測研究とは合いません。2022年に発表された研究では、キツツキの頭は衝撃を吸収するクッションというより、硬いハンマーのように働くことが示されました。
キツツキは何のために木をつつくのか
キツツキは、樹皮や木材の中の昆虫などを探したり、巣穴を掘ったりします。また、木を連続してたたく「ドラミング」は、なわばりや相手への信号にも使われます。食べ物を探す動作と、音で情報を伝える動作は、目的が異なります。
頭蓋骨が衝撃を吸収するという説は本当？
従来は、頭蓋骨の特殊な構造が衝撃を吸収し、脳を守っていると説明されることがありました。しかし、もし頭部で衝撃のエネルギーを大きく吸収すると、木に伝わる力も弱まり、穴を掘る効率が落ちる可能性があります。
そこで研究者たちは、キツツキ3種、計6個体が木をつつく様子を高速度カメラで撮影しました。109本の映像から、くちばしと目の付近などの動きを追跡し、衝突時にどれだけ急減速するかを比較しています。
結果は意外なものでした。くちばしに比べて頭部の減速が大幅に弱まる現象は確認されず、頭蓋骨が大きなショックアブソーバーとして働くという予測を支持しませんでした。これは、頭蓋骨に保護上の役割が一切ないという意味ではありません。「衝撃を吸収して脳への減速を減らす」という機構が主要な説明ではない、ということです。
それなら脳はなぜ傷つきにくいのか
研究チームは、頭部の運動データと頭蓋内の形状を用いた数値モデルから、脳に生じる負荷を推定しました。その結果、調べた通常の木つつきでは、霊長類の脳しんとうに関する既知の目安と比較して危険な水準に達しないと推定されました。
重要なのは、キツツキの脳が人間の脳より小さいことや、頭部の大きさ・形状と衝撃の関係です。ただし、これは実験で調べた種と条件についての推定です。「どんな強さで何をつついても絶対に脳を傷めない」と証明した研究ではありません。異なる種や極端な衝突、長期間の影響には検討の余地があります。
硬い頭のほうが木をつつくのに有利
研究者は、頭部に柔らかい衝撃吸収構造があると仮定した力学モデルも計算しました。すると、頭の運動エネルギーの一部が吸収され、木への貫入効率が低下すると予測されました。同じだけ木に食い込ませるには、より大きなエネルギーが必要になります。
つまり、木をつつくという仕事にとっては、頭部を硬いハンマーのように使うことに意味があります。衝撃を「消す」ことと、硬い構造で力を「伝える」ことは別の働きなのです。
ヘルメットの設計に応用できる？
キツツキの頭の構造は、衝撃を吸収するヘルメットのヒントとして取り上げられてきました。しかし、人間の頭を守るヘルメットでは、衝撃を吸収して脳に伝わる加速度を減らすことが重要です。キツツキの頭が硬いハンマーとして働くという知見を、そのまま「優れた衝撃吸収材の設計図」と解釈することはできません。
まとめ
キツツキは、頭蓋骨で衝撃を大幅に吸収しているから木をつつける、というわけではなさそうです。高速度撮影と力学モデルを組み合わせた研究は、頭部が硬いハンマーとして働き、通常のつつき方では脳への負荷が比較的小さいことを示しました。身近な生き物の仕組みでも、実際に測ってみると定説が変わることがあります。
生き物の構造が物理的な機能に結びつく別の例として、ヤモリが壁を登れる理由や、フクロウが静かに飛べる理由も紹介しています。
参考文献
Van Wassenbergh S, et al. (2022). Woodpeckers minimize cranial absorption of shocks. Current Biology, 32(14), 3189–3194.e4. https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.05.052
Biewener AA (2022). Physiology: Woodpecker skulls are not shock absorbers. Current Biology, 32(14), R767–R769. PubMed
