猫はどうして高い所から落下するとき、常に足で着地できるのか。100年以上にわたり科学界の難題だった「猫の落下問題」の手がかりが「柔軟な脊椎」にあるという研究結果が発表された。
人類はこれまで猫の身体の秘密を解明するための研究を続けてきた。1894年、フランスの科学者エティエンヌ＝ジュール・マレーは落下する猫の姿を高速カメラで撮影した。このとき、猫が空中で体を素早くひねって地面に着地する姿が初めて捉えられた。当時、学界は衝撃を受けた。既存の物理学者たちは、猫が落下時に床や手すりを素早く蹴って回転すると考えていたからだ。この時から「猫の落下問題」は科学界の謎として残った。
12日（現地時間）ニューヨーク・タイムズ（NYT）によると、最近山口大学の日暮泰夫助教のチームは国際学術誌『The Anatomical Record』に猫の特殊な脊椎構造が空中回転を可能にするという内容の論文を発表した。
360度ひねる柔軟な脊椎「人間の首のように回転する」
研究チームはまず寄贈された猫の遺体の脊椎を直接曲げてひねり、各部位が耐える回転角と強度を測定した。
その結果、猫の背骨の上部胸椎（背中上部の脊椎）に驚くべき特性が現れた。この部位は人間の脊椎のように自由に回転し、なんと360度までひねることができた。一方、腰の部分の下部胸椎（腰下部の脊椎）は上半身よりもはるかに硬く重かった。そのおかげで着地時に体の中心を維持できた。
次に研究チームは猫2匹を約1mの高さから落とす実験を行った。落下地点には厚いクッションを敷いて怪我を防ぎ、高速カメラで瞬間を捉え、画面をフレーム単位で分析した。
捉えられたシーンは前述の分析と一致した。猫は落下を始めるとすぐに柔軟な上部胸椎を瞬時に回転させ、前足をまず地面の方向に伸ばした。視界を確保して着地地点を決めるためだ。その後、硬い下部胸椎が上半身の回転力を受けて完全に回転し、安全に着地した。
研究過程では興味深い事実も発見された。猫にも人間のように主に使う「方向」があったのだ。猫2匹のうち1匹は8回の落下中、すべて右に回転し、もう1匹は6回を右に回った。
2つの仮説、「足を入れて引き抜く」に力が入る
これで「猫の落下問題」は解決されたのかというと、そう単純ではない。
これまで物理学界は、これに対して2つの仮説を提案してきた。一つは後ろ足を伸ばして縮めながら上半身と下半身を瞬時にひねって回転するという「足を入れて引き抜く」仮説、もう一つは上半身と下半身を同時に反対方向に動かして回転する「折りたたんで回す」仮説だ。研究に参加した日暮助教は今回の実験が「足を入れて引き抜く」仮説を支持すると説明した。
日暮助教チームは今回の研究で得た解剖学的データを基に、実際の猫の動きを完全に再現した3D数学モデルを構築する計画だ。このモデルを完成させれば、数十年間ベールに包まれていた「猫の落下問題」の秘密が完全に解明されると見られる。
ノースカロライナ大学の物理学者であり、猫の落下を研究してきたグレッグ・グブール教授は「猫の落下問題を脊椎構造で研究したのは今回が初めて」と述べ、「歴史的に多くの科学者が猫の着地の『唯一の正解』を探してきたが、自然は私たちの考えほど単純な方法を選ばない」と伝えた。
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