3 つの有名な仮説とその検証方法

重要なポイント

ギンザケ ( Oncorhynchus kisutch ) は素晴らしい魚です。太平洋岸北西部に生息する彼らは、淡水の小川で生活を始め、その後外洋に移ります。しかし、ギンザケが繁殖期に達すると、 生まれた水路に戻り、そこにたどり着くまでに（644キロメートル）移動することもあります。

故アーサー・デイビス・ハスラー氏が登場します。ウィスコンシン大学の生態学者兼生物学者であった彼は、これらの生き物がどのようにして故郷の川を見つけるのかという疑問に興味をそそられました。そして 1960 年に、彼は科学の手段、つまり仮説を使ってそれを解明しました。

では、仮説とは何でしょうか?仮説とは、自然界で観察された現象に対する暫定的で検証可能な説明です。観察可能な現象を広範囲にカバーし、さまざまな証拠に基づいて引き出す理論とは異なり、仮説は範囲が狭いです。一方、予測は、仮説や理論が正確である場合に得られると期待される結果です。

さて、1960 年のハスラーとサーモンの話に戻ります。未確認の考えの 1 つは、ギンザケが視覚を利用して故郷の川を特定するというものでした。ハスラーはこの概念 (または仮説) を検証しようと試みました。まず、彼はすでに故郷の川に戻ってきた数匹の魚を集めました。次に、全員ではありませんが、捕虜の一部に目隠しをしてから、鮭を遠くの水域に投げ捨てました。もし視力の仮説が正しければ、ハスラー氏は目隠しをした魚が故郷の川に戻ることが少なくなると予想できるだろう。

物事はそのようにはうまくいきませんでした。目隠しをしていない魚は、目隠しをした魚として戻ってきました。 （他の実験では、この種の帰巣能力の鍵は視覚ではなく嗅覚であることが実証された。）

ハスラーの目隠し仮説は反証されましたが、他の仮説はよりうまくいきました。今日は、歴史上最も有名な 3 つの実験と、そこで検証された仮説を取り上げます。

イワン・パブロフと彼の犬 (1903-1935)

仮説: 犬が条件反射(よだれ) を受けやすい場合、食べ物を受け取る前に同じ中性刺激(メトロノーム/ベル) に定期的にさらされている犬は、この中性刺激を食べるという行為と関連付けます。最終的には、犬がその刺激に遭遇すると、実際に餌を与える前であっても、予測可能な速度でよだれを垂らし始めるはずです。

実験: ノーベル賞受賞者であり、ソビエト共産主義に対する率直な批判者であるイワン・パブロフは、人類の親友の代名詞です。 1903 年、ロシア生まれの科学者は、犬や動物を対象とした数十年にわたる一連の実験を開始しました。

お腹を空かせた犬に食べ物を提供すると、唾液が分泌されます。この文脈では、刺激 (食べ物) は自動的に特定の反応 (よだれ) を引き起こします。後者は前者に対する生得的な、学習されていない反応です。

対照的に、メトロノームやベルのリズミカルな音は中性刺激です。犬にとって騒音には本質的な意味はなく、これまでにその音を聞いたことがない場合、その音は本能的な反応を引き起こしません。しかし食べ物の光景。

そこで、パブロフと研究助手が給餌セッションの前にメトロノームやベルの音を鳴らしたところ、研究者らは実験犬にメトロノームやベルを食事の時間と精神的に結びつけるように条件付けした。繰り返し曝露されたため、餌を与える前に、騒音だけで犬の口に水が溢れ出すようになりました。

伝記作家ダニエル・P・トーデスの『』によると、ここでのパブロフの大きな革新は、犬が生成する唾液の量を測定することで、各犬の反応を定量化できるという発見だったという。予想どおり、すべての犬は、個別化された (そして人工的な) 食べ物に関連した合図に遭遇すると、それぞれの一貫した速度でよだれを垂らします。

パブロフと彼の助手は、動物生理学に関する他の仮説も調べるために条件付け反応を使用しました。ある注目すべき実験では、犬の能力がテストされました。この犬は、毎分 60 ストロークの速度でメトロノームのカチッという音を聞くと、いつも餌を与えていました。しかし、毎分40ストロークの遅いビートを聞いても、餌を得ることができなかった。なんと、パブロフの動物は、より速いリズムに反応して唾液を分泌し始めましたが、より遅いリズムには反応しませんでした。非常に明確に、2 つのリズミカルなビートを区別できるのです。

評決：適切な条件付けと十分な忍耐力があれば、予測可能かつ科学的に定量化できる方法で、空腹の犬が合図に従って唾液を分泌させ、中立的な刺激に反応させることができます。

アイザック・ニュートンの放射プリズム (1665)

仮説: 白い太陽光が可視スペクトルのすべての色の混合物であり、これらがさまざまな波長で伝わる場合、太陽光線がガラスのプリズムを通過するときに、それぞれの色は異なる角度で屈折します。

実験: カラーはアイザック ニュートンが登場する以前のものでした。 1665 年の夏、彼はイギリスのケンブリッジにある安全な場所からガラス プリズムの実験を始めました。

彼は窓シャッターの 1 つに 4 分の 1 インチ (0.63 センチメートル) の円形の穴を開け、一筋の太陽光線がその場所に入るようにしました。ニュートンがこの光線にプリズムをかざすと、多色の光の長方形のパッチが反対側の壁に投影されました。

これには、赤、オレンジ、黄、緑、青、藍、紫の光の分離された層が含まれていました。このパッチは上から下まで高さが 13.5 インチ (33.65 センチメートル) でしたが、幅はわずか 2.6 インチ (6.6 センチメートル) でした。

ニュートンは、これらの鮮やかな色は太陽光自体の中に隠れていたが、プリズムがそれらをさまざまな角度で曲げ（または「屈折」）、それによって色が分離されたと推測しました。

それでも、彼は 100% 確信を持っていませんでした。そこでニュートンは、1 つの小さな変更を加えて実験を再現しました。今度は、彼は 2 番目のプリズムを使用して、虹のような光の斑点を遮断させました。屈折した色が新しいプリズムに入ると、再結合して円形の白い太陽光線になります。言い換えれば、ニュートンは一筋の白色光を受け取り、それをさまざまな色の束に分解し、それを再組み立てしたのです。なんて素敵なパーティートリックでしょう！

評決: 太陽光は実際にはすべてが混ざり合ったものであり、もちろん、これらは光の屈折によって個別に分離することができます。

ロバート・ペインの『Revealing Starfish』 (1963-1969)

仮説: 捕食者が攻撃する生物の個体数を制限している場合、主要な捕食者が根絶された後は、被食種がより一般的になることが予想されます。

実験: ムラサキヒトデ (または好みに応じてムラサキヒトデ) としても知られる、に会いましょう。

を使って、この生き物はムール貝、カサガイ、フジツボ、カタツムリ、その他の不幸な犠牲者を食べます。ワシントン州の海岸沿いのいくつかの海辺の岩 (および潮だまり) では、このヒトデが頂点捕食者です。

この動物はロバート・ペインを科学界の有名人にしました。本業は生態学者であるペインは、上位捕食者の環境における役割に魅了されていました。 1963 年 6 月、彼はワシントン州のマッコー湾沿いで野心的な実験を開始しました。ペインは何年もの間、この海岸線の岩だらけのエリアをヒトデのいない状態に保ちました。

大変な作業でした。ペインさんは、定期的に気まぐれなヒトデを「自分の」露頭からこじ開けなければならなかった――時にはバールを使って。それから彼は彼らを海に放り込みました。

実験の前に、ペイン氏は、実験することを決めた地域に生息する 15 種類の動物と藻類を観察しました。ヒトデの粛清が始まってから1年後の1964年6月までに、その数は増加した。

ムラサキヒトデの邪魔をせず、フジツボの個体数は急増した。その後、これらは に取って代わられ、この地形を支配するようになりました。ムール貝は多数の岩に固定することで他の生命体を追い出しました。そのため、その露頭は元住民のほとんどが住めなくなった。海綿動物、イソギンチャク、藻類（ピサスター・オクラセウスが食べない生物）さえも、大部分が立ち退かされた。

これらすべての種は、ペインが手つかずのまま残した別の海岸線で繁栄し続けました。その後の実験により、ピサスター・オクラセウスは「 キーストーン種」、つまり環境に不釣り合いな影響を与える生き物であると確信した。キーストーンを取り除くと、システム全体が乱雑になります。

評決：頂点捕食者は、彼らが狩る動物に影響を与えるだけではありません。上位捕食者の除去は連鎖反応を引き起こし、生態系全体を根本的に変える可能性があります。