二枚貝は貝殻をどうやって開くか？…筋肉は縮むことしかできない！

8/2(土)府中グリーンプラザの『ふしぎ発見科学教室』は、科学体験クラブ府中の三浦さんが講師で『貝殻の標本とタカラガイのストラップ作り』を実施しました。
「ふしぎ発見科学教室」は2時間半とたっぷり時間があり、その中では「科学的なお話」もしなければならない。で、その「科学的なお話」をやってくれませんか？と依頼されたので、子供たちに「科学的なお話」をするのが好きな私は喜んで引き受けまして、「貝の科学的な？お話」をしてきました。
その内容…（今回のお話の中では一番面白い！と私が思う部分）
（画像の引用元を⇒で示します。）

▽二枚貝は貝殻をどうやって開くか？

⇒生物としての食材（ホタテガイ編）-あなたにも分かるホタテガイの右・左-｜Yahoo!知恵袋
⇒帆立貝｜素材図鑑｜北海道貿易物産振興会
まずは貝の部位の説明をしましょうかと検索していて、上記2つのホタテガイの部位の画像を見つけました。一つは写真で、一つはイラスト、この二つを並べておけば分かりやすいかと並べてみてたら～
あれ？イラストの方で「貝柱」と書いてある部位が、写真の方では「閉殻筋」になってますよ～
へ～「貝柱（かいばしら）は閉殻筋（へいかくきん）」なんだ～！私にとっては新事実
閉殻筋は「殻を閉じる筋肉」だよね。←ここで私の脳内の科学知識データベースと「筋肉」がリンクした～
・筋肉は縮むことしかできない！
・貝柱は閉殻筋である
・では、二枚貝は貝殻をどうやって開くの？ ←これは面白いネタです(^o^)

私には「筋肉は縮むことしかできない」というのは常識なんですが、子供たちにはその知識は（たぶん）ない。だから、そこから説明する必要がある。

▽筋肉は縮むことしかできない

⇒仮説：パーキンソン病と脱力 | 脱力〜Reset Style〜
みんな腕を伸ばして、曲げてみましょう。力こぶができるよね。今、力こぶの筋肉：上腕二頭筋が縮んでいます。ではまた腕を伸ばしてみましょう。腕を伸ばすときには上腕二頭筋の反対側にある上腕三頭筋が縮んでいます。筋肉は縮むことしかできないので、一度縮んだ上腕二頭筋は、上腕三頭筋が縮むことによって引き伸ばされるんです。
※「主動筋」が「収縮」、「拮抗筋」が「弛緩」というような言葉は使わずに説明。

⇒骨盤のバランスを決めるのは - アメーバブログ
腕を曲げ伸ばしするときと同様に、足を曲げ伸ばしするときも二つの筋肉が働いています。
太ももを曲げるときは、腸腰筋（ちょうようきん）が縮み、大臀筋（だいでんきん）が伸びます。
逆に足を伸ばすときは、大臀筋が縮み、腸腰筋伸びてるんです。

▽筋肉が縮むしくみ

⇒一本の筋原繊維からのX線回折像撮影｜SPring-8利用者情報 Volume 08, No.2
⇒細胞の種類～解説：運動～｜細胞エクスプローラー ～ミクロ映像デジタル図鑑～｜理科ねっとわーく
筋肉が縮むしくみは詳しく調べられています。
筋肉の繊維は「アクチン・フィラメント」と「ミオシン・フィラメント」が互い違いになっていて、これらがズリッと滑ることで筋肉が縮むんです。
↑小学生相手にそこまで説明する？と、ちょっと思ったりもしたんですが、説明したかったんです(^o^;
私、高校生のとき「生物」で筋肉が縮むしくみを知りまして「お～！そこまで解明されてるのか～！」って感動したので、この感動を子供たちにも伝えたいな～と思ってたの(^o^)
※あ～上で引用した「理科ねっとわーく」は「科学」や「生物」じゃなくて「理科」だから、小学生をターゲットにしてるんですよね。私の「お話」が小学生には高度すぎるなんてことないよね(^_^)

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※2020/04/10追記
上記「理科ねっとわーく」のURLが http://rikanet2.jst.go.jp/ から https://rika-net.com/ に変わったようで、元の画像のページに辿りつけなかった。この記事、6年前に書いたもので、今なら筋肉が縮む仕組みについてもっと分かりやすい画像/動画があるよね？ と、探してみたらありました～
【高校生物】　動物生理22　効果器：筋肉（１９分）
19分も見てらんないよ～という人が多数でしょうから、6:33～のポイントのところをご覧ください。
もうちょっとお時間がある人は、2:00～今回のポイント「筋繊維の構造」もご覧ください。
さらに「アクチンとミオシンがどうやって動くの？」と興味を持った人は次の動画…
【高校生物】　動物生理23　効果器：筋肉の収縮メカニズム（１６分）
これも16分あるので、ポイントは7:36～
※この動画、映像授業 Try IT（トライイット）分かりやすいね～

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▽二枚貝はどうやって開くのか？

・閉じているのは貝柱（閉殻筋）
・二枚貝を茹でたり焼いたりすると…開くよね←なんで？
・アサリの貝殻を観察してみよう～
この「観察してみよう～」ってとこが一番重要。

…と、まぁこんな貝の科学的な？お話をしてきました。
夏休みの自由研究のネタに役立ったかな？(^o^)

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子供たちにアサリの貝殻を観察してもらうために…居酒屋で「アサリバター」を食べたときの貝殻をとっておいたんです(^o^;
※この観察をするときの注意点…
居酒屋で「アサリバター」を食べた直後の貝殻は、貝殻を閉じて指の力を抜くとまた開く～という柔軟性があったのですが、きれいに洗って乾燥させておいたら…貝殻に力を加えて閉じようとすると～「靱帯」がパキッと割れてしまいました(^^;;
二枚貝の靱帯を観察するには、あまり乾燥していない貝殻の方が良いようです。

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貝柱（閉殻筋）の話をするとき…
「ホタテを食べたことある？ ホタテのどこが好き？」
ここで「貝柱」という答えが返ってくることを期待していたのですが…
「あのビラビラしたとこ」と言う男の子が一人
え～ホタテの「ヒモ」が好きなの～！ツウだね(^^;
※ホタテの「ヒモ」は「外套膜」で、通称「ヒモ」です。

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※科学的な?お話の関連記事
2012/07/15 「化石のレプリカ」 アンモナイトのお話
2012/07/16 化石のレプリカ「アンモナイト」を記憶に留めるための科学的？お話
2014/07/12 化石のレプリカ 『アンモナイトのお話』

※教えないで「観察する」
2013/06/15 考えるカラス（NHK for School）…これは素晴らしい科学番組だ～！
2013/07/12 「すっとびボール」はなぜ高く跳ね上がるのか？

※「貝」の関連記事
2015/07/30 「貝殻の標本作り」を通して知る「生物多様性」
2015/07/31 貝／ウニ／人間 近いのはどれとどれ？
2018/07/28 発見工房クリエイト理科実験教室『貝殻の標本とタカラガイのストラップ作り』

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※2015/07/05追記
ところで、二枚貝は生きているとき、ほとんどの時間は貝殻を閉じてますよね～
つまり、閉殻筋が閉じている。筋肉は常に収縮した状態にある。←それって疲れないの？という素朴な疑問があったのですが、それを研究して解明したというページを見つけました～
⇒二枚貝の筋肉の張力維持状態 - NICT
『二枚貝の筋肉の張力維持状態（キャッチ状態）を試験管内で再構成
キャッチ状態の根幹に関わるタンパク質要素の絞り込みに世界ではじめて成功』へ～！
このページの中で、最後のこの一文にも興味がわいた…
『筋肉において、低エネルギー消費で高い張力が維持される現象は、二枚貝だけに見られるものではありません。我々人間の血管壁にも筋肉があって高い張力を維持し、血流量を調節しています。この高張力状態は「ラッチ」と呼ばれていますが、その本体が何であるのかはまだはっきりしていません。』

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※2022/01/23追記
理科教師とらふずく@raptorial_owletさんの 横紋筋の観察の板書のツイートを見て… あ～筋肉には横紋筋と平滑筋があったね。ところで、閉殻筋は横紋筋だよね？ と思ったので🔍してみた。
「横紋筋 貝 閉殻筋」で検索すると…
⇒二枚貝のキャッチ運動 筋収縮の基本メカニズム - J-Stage｜舩原 大輔
あら、閉殻筋は横紋筋とキャッチ筋とに分かれているんですか。ホタテが貝殻をパクパクさせて泳ぐときは横紋筋を使い、ふだん貝殻を閉じているときはキャッチ筋を使っているようです。
そして『キャッチ筋はコリン作動性ニューロンとセロトニン作動性ニューロンの二重支配を受けていると考えられている 1)』
お～なるほど！ ふつうの筋肉はON/OFF（収縮/弛緩）の2状態で、ON中はエネルギー(ATP)を消費するけど、キャッチ筋は3状態：ON→catch→OFFで、catch状態では収縮したままでATPは消費せず、省エネになってる。3状態を遷移するために、ON→catch状態にする信号(コリン作動性ニューロン)と、catch状態を解除する信号(セロトニン作動性ニューロン)が必要なのね。その参考文献をGoogle先生に翻訳してもらう
⇒軟体動物平滑筋のキャッチ収縮の調節因子としてのTwitchin
こちらの論文は Journal of Muscle Research and Cell Motility, 26 (2005), 455－460 に掲載されたもので、2005年には二枚貝のキャッチ状態についてかなり解明されていたんですね。この論文の筆頭執筆者も舩原 大輔さんでした。

あ、閉殻筋は主に横紋筋だけど、キャッチ筋は平滑筋なんだ。こちらの記事も参照…
⇒生体分子の省エネルギーメカニズム 山田 章 - NICT NEWS

ところで、二枚貝のキャッチ運動 筋収縮の基本メカニズム の論文は「溶接学会誌 第 78 巻（2009）第３号」に掲載されているんですが、何で溶接学会？
あ～！「バイオミメティクス　―自然に学ぶ―」という特集の一編なんですね。
お、👇こっちも面白そうだ🙂
⇒カタツムリに学ぶ表面防汚技術 - J-Stage｜井須紀文

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※2023/06/07追記
ホタテガイの貝柱の平滑筋（キャッチ筋）の画像がこちらにありました。
⇒ほたての解剖３｜株式会社ともや 青森工場