研究の動機

　小学２年生からアゲハの研究を行い、今年で７年目になる。アゲハのさまざまな謎の中で、特に私を魅了したのが「過齢幼虫」だ。
　アゲハは卵→蛹（さなぎ）→成虫と変態する、「完全変態」の昆虫だ。その幼虫は通常４回脱皮し蛹になる。つまり「５齢幼虫」までになって蛹になる。しかし私が飼育したアゲハの中に偶然「６齢幼虫」になったものがいた。アゲハの６齢以上の幼虫を「過齢幼虫」という。しかし、どのような場合に過齢幼虫になるのか、それについて書かれた書籍を見つけることはできなかった。そこで私は、過齢幼虫になる誘起要因を突き止めるために、さまざまな条件下でアゲハの幼虫を飼育し、自分なりの結論を導き出した。「アゲハの幼虫は、餌（えさ）はたくさんあるが、食べるのに時間がかかる場合に過齢幼虫になる」というものだ。しかしこれまで過齢幼虫になったのは３例と少なく、結論が本当に正しいのか疑問だった。人為的にアゲハの過齢幼虫を発生させ、私の結論の確証を得たい。

研究の目的

　私の結論の「餌はたくさんあるが、食べるのに時間がかかる場合」について説明する。「餌はたくさんあるが」の箇所であるが、これまでの私の研究により、幼虫の餌の量を減らすと個体そのものの大きさを小さくし、過齢幼虫にはならずに小さなアゲハになることが分かっている。私の研究では、モンシロチョウのサイズのアゲハになった。今年の研究では「食べるのに時間がかかる場合」に着目し、過齢幼虫を発生させる。

実験方法

（１）アゲハの卵は、自宅（京都市山科区）にあるグレープフルーツの木から採集した。餌はそのグレープフルーツの葉。
（２）餌の形状を変えた３つの実験区と対照区を設定した。
実験区①：軟らかい葉を３～５㎜幅に短冊状に切って与えた。（幼虫番号：長切Ａ、Ｂ）
実験区②：軟らかい葉を３～５㎜角に切って与えた。（幼虫番号：角切Ａ、Ｂ）
実験区③：成長しきった硬い葉を切らずに、そのまま与えた。ただし１齢幼虫の時は、以前の研究で硬い葉を与えたら食べられずに死んでしまったので、軟らかい葉を与えた。（幼虫番号：硬Ａ、Ｂ、Ｃ）
実験区④（対照区）：軟らかい葉を切らずに、そのまま与えた。（幼虫番号：普Ａ、Ｂ）
（３）餌の量は制限せず、食べるだけ与えた。
（４）透明なプラスチック容器を飼育容器とし、自然光の当たる窓際に置いた。
（５）体長、日照時間、温度、孵化（ふか）・蛹化（ようか）・羽化日時を記録した。体長については５齢幼虫以上の頭部幅、および蛹の体長を測定した。幼虫は伸びたり縮んだりするので体長ではなく、抜け殻の頭部幅を測定した。

仮説

　餌の葉を短冊状に細長く切ったり、小さな角切りにしたりすると、幼虫が食べる時に葉を固定できず（脚で押さえられず）に、葉が動いてしまい食べにくい。また、成長しきって硬くなった葉も、特に若齢幼虫には食べにくい。そうなると、食べるのに時間がかかる。私の結論が正しければ、実験区①～③の幼虫は全て過齢幼虫になるはずだ。

実験結果

　実験区②および実験区③の全ての幼虫が過齢幼虫になった。しかし予想に反し、実験区①の幼虫は過齢幼虫にはならなかった。
　過齢幼虫になった幼虫は、５齢幼虫時の頭部幅が2.6～3.2㎜と小さかった。６齢幼虫時の頭部幅が3.5㎜以下の幼虫は７齢幼虫になった。
　幼虫の色は何齢であっても、終齢幼虫以外は黒色であり、終齢幼虫のみ緑色となった。

考察

（１）過齢幼虫にならなかった実験区①の幼虫は、餌が動かないように脚でしっかりと押さえながら食べていた。５齢幼虫時の頭部幅および蛹の体長から考えても、十分な量の餌を食べていたと推測できる。このため過齢幼虫にならなかったのだ。
（２）硬い葉を与えた実験区③の幼虫は３匹とも過齢幼虫になった。しかし軟らかい葉を与えた実験区④（対照）の幼虫は２匹とも過齢幼虫にならなかった。５齢幼虫時の頭部幅をみても、実験区③の幼虫は若齢幼虫時に十分な量の餌を食べられなかった。硬い葉は、アゲハの幼虫にとっては食べにくかったのだ。

表３　各幼虫の齢別所要日数

（３）過齢幼虫になるかどうかは、脱皮して５齢幼虫になる時、つまり４齢幼虫の時に決まっていると考えられる。このことは幼虫の色から説明できる。アゲハは、過齢幼虫になるかならないかに関係なく、蛹になる前の終齢幼虫は緑色となることが分かっている。今年の研究では終齢幼虫以外は全て黒色となったが、2010年の研究で出現した過齢幼虫の色は、５齢時黒色、６齢時緑色、７齢時緑色となった。５齢時に黒色であれば、必ず過齢幼虫となる。６齢時幼虫が黒色であれば、必ず７齢幼虫になる。しかし、６齢時幼虫が緑色だからといって、７齢幼虫にならないとは限らない。
（４）私が導き出した結論、特に「食べるのに時間がかかる場合に過齢幼虫になる」について。各幼虫の齢別日数をみると、「食べるのに日数がかかると過齢幼虫になる」とは言えない。過齢幼虫になるかどうかを決定する４齢から５齢幼虫に脱皮する時に着目すると、実験区①の長切Ａ、Ｂ、実験区②の角切Ａ、実験区③の硬Ｂはいずれも19日目に５齢幼虫になっているが、実験区①では過齢幼虫にならず、実験区②と③では過齢幼虫になった。また、硬い葉を与えた実験区③の硬Ａ、硬Ｃはいずれも15日目に早々と５齢幼虫になり、その後過齢幼虫になったが、実験区①の長切Ａ、Ｂは19日目にやっと５齢幼虫になったのに過齢幼虫とはならなかったことから、「食べるのに時間がかかる場合に過齢幼虫になる」としたのは間違いだった。
（５）私の結論は、正しくは「餌はたくさんあるが、食べにくい状態にある場合に過齢幼虫になる」とするべきである。食べにくい状態ではストレスがかかり、ある種のホルモンが分泌されて、通常とは異なる成長（過齢幼虫）をするのではないか。
（６）自然界では、餌となる葉が短冊状に切られたり、角切りにされたりすることはない。食べにくいのは硬い葉の場合だ。そういえば、アゲハがグレープフルーツの木に産卵しにくる時期は、新芽が生え始める時期と一致している。生まれてくる幼虫が、軟らかい葉を食べられるようにしているのだ。
（７）アゲハの蛹の期間は餌を食べない。幼虫の期間中に、蛹に変態するエネルギーと成虫に変態するエネルギーを蓄えておかなければならない。食べるべき餌があるのに食べられない時、多くの餌を食べるために過齢幼虫になるのだ。

感想

　自ら出した結論を検証することの大切さを実感した。今回は過齢幼虫の誘起要因について確証は得られなかった。検証を重ね、確証を得たい。