カエルはどう食べる？舌と目玉による嚥下の仕組み、皮膚呼吸と変態まで

カエルが獲物を口に入れたあと、目をぎゅっと引っ込めることがあります。これは、飲み込みを助ける動きです。柔らかい舌で捕らえ、口の中へ運び、眼球の動きも使って飲み込む。その役割分担を、実験から見ていきましょう。ここではカエル全般を扱い、特定の種で得られた結果は研究例として紹介します。

柔らかい舌と、粘り方が変わる唾液

ジョージア工科大学の研究チームは、捕食の高速撮影に加え、舌の柔らかさと唾液の性質を測定しました。調べた舌は脳組織に匹敵するほど柔らかく、獲物の形に沿って変形します。唾液には、ずらす力が加わると流れやすくなる性質があります。

舌が虫に当たると唾液が表面の凹凸に入り込み、引き戻す段階では粘りが獲物を保持します。柔らかい舌も衝撃を和らげます。つまり、単に「強力な接着剤で離さない」のではなく、捕まえてから口内で離すまでに適した性質なのです。［1］

目玉はどうやって飲み込みを助ける？

眼球を引き込むのは、眼球牽引筋（retractor bulbi）です。カエルの眼窩の底は骨で完全に閉じられておらず、筋肉が収縮すると、眼球と周囲の組織が口とのどの空間へ下がれます。「目と食道の間に仕切りがない」というより、口の天井側から押す構造と考えると理解しやすいでしょう。［2］

2004年の研究は、キタヒョウガエル（論文名ではRana pipiens）にコオロギを与えて調べました。X線動画では眼球周辺が口内へ下がり、獲物に接触するように見えました。筋電図では眼球牽引筋の活動を確認。さらに、両側の筋肉へ行く神経を切断した群を、無処置の群や神経を切らずに手術した群と比較しました。

神経を切断しても嚥下はできましたが、コオロギ1匹に必要な嚥下回数は平均2.3回から4.0回へ、約74パーセント増えました。これは、舌を中心とする嚥下を眼球の動きが助ける「副次的な嚥下機構」であることを支持します。獲物を後方へ押すほか、舌で運ぶ間の固定にも役立つ可能性がありますが、後者は研究者の解釈です。［3］

すべてのカエルで同じとは限らない

この実験は特定の種と大きさの餌での結果です。2022年のオオヒキガエルのX線研究では、嚥下時に目が開いていることがほとんどで、舌骨の動きが餌を舌から外す過程に関わっていました。「目を閉じなければ飲み込めない」と、カエル全体へ広げることはできません。［2］

皮膚呼吸の割合は一定？

湿った皮膚も呼吸の場です。酸素は皮膚を通って血液へ拡散し、二酸化炭素は体外へ出ます。皮膚に発達した血管がこの交換を支えます。［4］

ただし「全呼吸量の30〜50パーセント」と一律には言えません。1986年のキタヒョウガエルの実験では、25度で空気を吸える水面に静止した個体の酸素取り込みのうち、皮膚経由は23パーセント。水をかき混ぜた条件では35パーセントでした。同じ種でも水の動きで変わり、酸素の取り込みと二酸化炭素の排出も区別する必要があります。［5］

変態では体の内側も作り替わる

典型的な生活史では、卵からオタマジャクシがかえり、後ろ足、前足の順に外へ現れます。尾は脱落するのではなく、吸収されていきます。オタマジャクシには藻類などを食べるものだけでなく、雑食や肉食のものもいます。卵の中で育ち、自由に泳ぐ幼生期を経ない種もあります。［6］

変態を制御する重要な信号が甲状腺ホルモンです。米国NICHDのアフリカツメガエル類の研究では、尾の吸収だけでなく、腸の細胞が死んだり、新しい細胞が増殖・分化したりして、成体に合う構造へ再編されることが説明されています。［7］

カエルの基本情報

まとめ

カエルの食事は、舌の柔らかさ、唾液、眼球や口内の動きが支えています。皮膚呼吸や変態も含め、身近な「カエル」という呼び名の中には多様な仕組みがあります。動画では、捕食後の目の動きにも注目してみてください。

参考資料

1. Georgia Tech：舌と唾液の研究（2017）
2. Keeffeほか：オオヒキガエルの捕食機構（2022）
3. Levineほか：眼球の引き込みと嚥下（2004）
4. Skin Breathing in Amphibians
5. Pinder・Burggren：肺と皮膚の酸素取り込み（1986）
6. Australian Museum：カエルの生活史
7. NICHD：甲状腺ホルモンと変態
8. AMNH：Amphibian Species of the World
9. AMNH：世界のカエル研究

動画：カエルはどう食べる？舌と目玉が支える食事の秘密