なぜ小さな飛ぶ虫がいつもキッチンやバスルームに現れるのでしょうか?その理由は…

自宅の浴室の壁には、時々小さな飛んでいる虫がいることがあります。皆さんは下の写真をよくご存知だと思います。

ドアや窓が閉まっていても、これらの小さな飛翔昆虫を見つけることができます。画像ソース: pinterest

この小さな飛翔昆虫はチョウバエ科に属し、具体的には、シロホシチョウバエまたはホシチョウバエのいずれかです。

通常、湿気のある場所に現れ、駆除が難しいことがわかります。私が見たときは、彼らは動かずに長い間壁に留まっていました。ちょうど私が彼らのところに行って平手打ちしたいと思ったとき、彼らはすぐに反対側の壁へ飛び移りました。彼らはとても迷惑でした。

成虫のチョウバエ。画像提供: Lyle J. Buss、UF/IFAS

それだけでなく、多くの病原菌も運びます。何人かの科学者がチョウバエを捕まえて検査したところ、大腸菌とサルモネラ菌が存在することを発見した。明らかに、蛾バエは蚊やハエと同様に、人間にとって害虫です。

困ったことに、ドアと窓を閉めておけば、蚊やハエは基本的に飛んで来なくなります。しかし、チョウバエの場合は違います。ドアや窓をどれだけしっかり閉めても、下水から飛んでくるので無駄です。

信じられないなら、下水道の上にテープを貼り、一日後に剥がすと、おそらく蛾のハエがくっついているのが見つかるでしょう。画像出典：参考文献[2]

ハエはなぜ下水道に留まることを好むのでしょうか?

なぜなら、食器を洗うと、あらゆる種類の小さな台所廃棄物が下水に流されてしまうからです。この過程で、一部の残留物と有機物がパイプの壁に必然的に残り、粘着性のある「栄養膜」（バイオフィルム）を形成し、それが蛾の幼虫にとって最高の餌になります。

さらに、チョウバエの卵は湿った表面に付着する必要があるため、下水管の壁の表面はチョウバエが最も繁殖しやすい場所になります。一般的に、チョウバエは一度に 15 ～ 40 個の卵を産みますが、時には数百個の卵を産むこともあります。

チョウバエの卵は半透明で非常に小さく、通常は長さが 1 mm 以下です。

チョウバエの成長サイクル。画像出典: Semantic Scholar

それで疑問が湧いてくる。

なぜこれらの小さな飛行昆虫は追い払われないのでしょうか?

ある科学者（ネイサン・B・スピアーズ）がこの現象に興味を持ち、研究を行いました。信じられないかもしれませんが、彼の研究分野は昆虫学ではなく、流体力学です。

チョウバエの体表面と毛の構造をより深く理解するために、実験サンプルを入手した後、彼が最初に行ったのは、電子顕微鏡を使用してチョウバエの形態学的特徴を調べることでした。

電子顕微鏡のレンズを繰り返し拡大していくと、蛾の羽の細部がどんどん鮮明になってきました。画像出典：参考文献[3]

電子顕微鏡のレンズを繰り返し拡大すると、ハエの羽が密集した羽枝で覆われており、羽枝同士の間隔が約 4.28 ミクロンであることがはっきりとわかります。翼の縁にも細かい毛があり、拡大すると毛の1本1本が棘状の構造をしています。

翼の縁の毛と毛の棘、画像出典: 参考文献 3

同じとげのある構造が脚の毛にも見られます。

チョウバエの脚の毛のとげのある構造がはっきりと見えます。画像出典: 参考文献 3

チョウバエの体全体に密集した棘は何の役に立つのでしょうか?

確かなのは、この棘は潜在的な捕食者から身を守るために使われているわけではないということだ。なぜなら、この棘はミクロンサイズのもので、人を傷つける可能性は低いからだ。

棘の実際の機能は、蛾のハエの表面を超疎水性にすることです。疎水性と親水性は反対の性質です。「親水性」は簡単に言えば、水と親和性があり、互いに引き合う性質であり、「疎水性」は水をはじく性質を意味します。

蓮の葉が泥の中から生えているにもかかわらず汚れないという特徴は、蓮の葉の表面にある疎水性の構造に関係しています。具体的には、これらの疎水性構造は、蓮の葉の表面にある多数のミクロンサイズのワックス状のマイクロエマルジョン構造です。

蓮の葉の表面にあるミクロンスケールのワックス状マイクロエマルジョン構造。画像出典: Barthlott

各乳頭には多数のナノスケールの微細な分岐構造が分布しています。画像出典: Barthlott

さらに、蓮の葉にはワックス状の微小管が多数あります。

蓮の葉の上の蝋質の微小管。画像出典: Barthlott

蓮の葉に密集した微細突起のおかげで、水滴は蓮の葉に触れた瞬間にほぼ球形になります。あらゆる方向に転がり、蓮の葉の表面のほこりを跡形もなく取り除きます。

通常の表面（左）と疎水性表面（中央と右）の違い。水滴が表面に触れると、傾斜角度が 90 度を超え、疎水性構造と呼ばれます。 150度を超える場合は超疎水性構造と呼ばれます。画像出典: Wikipedia

同じ原理がチョウバエの体にあるミクロンサイズの棘にも当てはまりますが、微小に突出した構造だけでは十分ではなく、素材もそれに追いつく必要があります。

疎水性材料の表面には、表面エネルギーが低いという共通点が 1 つあります。

物質の表面エネルギーが非常に高い場合、その表面の化学結合が強くなり、液体を引き寄せて表面を濡らしやすくなります。表面エネルギーが低いと表面を濡らしにくくなります。これが低表面エネルギー材料の疎水性の原理です。

図は、非濡れ（接触角 180°）、濡れ（接触角 < 90°）、完全濡れ（接触角 0°）を示しています。（接触角は固体と液体の界面と液体と気体の界面を結ぶ角度です）、画像出典：Wikipedia

チョウバエの表面の細かい毛は主にキチンという表面エネルギーの低い物質で構成されているため、疎水性が高く、特定の溶媒にしか溶けません。

計算の結果、チョウバエの表面の疎水性構造は、水と接触したときに175°の接触角を生み出すことができることがわかりました。これは単なる疎水性構造ではなく、超疎水性構造でもあります。

これを検証するために、科学者たちは2つの小さな実験を行いました。

ハエに水滴を置くと何が起こるか。画像出典：参考文献[3]

まず、フライの上に水を一滴垂らします。 175°の接触角が形成されていることがわかります。水はくっつかず、水滴になって転がり落ちます。

チョウバエの表面は疎水性ですが、疎油性ではありません。前述のように、キチンは特定の溶媒に溶けるので、2 番目の実験ではハエにシリコンオイルを 1 滴垂らします。すると、ハエの体がすぐに浸ります。

シリコンオイルを一滴、チョウバエに垂らします。画像出典：参考文献[3]

水滴とチョウバエの体毛との相互作用は、電子顕微鏡でより鮮明に観察できます。画像出典：参考文献[3]

チョウバエが水を恐れないのは、その体表面が超疎水性構造になっているからです。

蛾が水に直面すると

完全に無敵ですか？

完全に無敵というわけでもありません。

科学者たちはハエを駆除するために3種類の水を使用しました。

1つ目はウォータービーズです。ハエに水滴を継続的に吹きかけておくと、ハエはほとんどの場合体を乾いた状態に保つことができ、水滴に当たる危険な状況から逃れることができます。

チョウバエは水滴に遭遇しても、それほど大きな圧力を感じません。画像出典：参考文献[3]

2つ目はウォーターミストです。ウォーターミストは、直径 4.5 ミクロン未満の多数の水滴で構成されています。これらの小さな水滴がチョウバエの体表面に接触しても、チョウバエにはほとんど影響がありません。羽を羽ばたかせて水滴を払い落とし、飛び立ちます。

水の霧はチョウバエにはほとんど効果がありません。画像出典：参考文献[3]

3つ目は水の流れです。水がハエに当たると、一瞬水中に沈みますが、すぐに水面に浮かび上がって逃げます。しかし、水の流れが長く続き、5時間以上水中に浸かったままになると、溺れてしまう可能性があります。実験では、科学者たちは5時間にわたって水流を使ってハエを追い出し、その結果、4匹のうち2匹のハエが溺死した。

一瞬フライは水面下に吹き飛ばされましたが、すぐに水面に浮かび上がって飛び去っていきました。画像出典：参考文献[3]

これは、チョウバエがさまざまな形態の水の脅威に直面しても優れた適応力を持っていることを示しています。実際には、蛇口を数時間流し続けるのは現実的ではないため、下水管の壁についた蛾の幼虫は洗い流されません。

これらの小さな飛翔昆虫を根絶するにはどうすればよいでしょうか?

これらの厄介な小さなハエを根絶したい場合、彼らの栄養源である下水管の壁の「栄養膜」を取り除く必要があります。最も簡単な方法は、最初にブラシでこすり落とし、次に沸騰したての水で洗い流すことです（1 週間に 1 ～ 2 回、排水溝に流し込みます）。

小さな飛翔昆虫の駆除方法のイラスト。画像出典: Treehugger

最も重要なことは、排水溝を定期的に掃除することを忘れないことです。怠けないでください。

参考文献:

[1]https://wiki.nus.edu.sg/display/TAX/Clogmia+albipunctata+-+Bathroom+fly

[2] グリフィスT、ジレットカウフマンJ. 排水ハエPsychoda属（昆虫綱：双翅目：Psychodidae）：EENY716/IN1226、2018年10月[J]。 EDIS、2018年、2018(6)

[3] Speirs NB、Mahadik GA、Thoroddsen S T. 排水管のハエがほとんど洗い流されない仕組み[J]。サイエンティフィックレポート、2020、10(1):17829。

著者: 蘇成宇

この記事は中国科学普及協会が作成し、中国科学普及博覧会が監修しています。