ダンゴムシやカニ、カマキリなどの昆虫の脚は何故あんなにも多いのでしょうか。
ヒトは２本の脚で歩きます。もちろん、そのためにサルとは違う進化をしてきました。確かに陸上において２本脚で歩くというのは実に不安定ですので、ヒト以外の多くの生物が２本脚を採用していません。それでもヒトが２本脚なのは、４本の脚を持つ哺乳類に属するという条件の中で、歩行における不安定さよりも歩きながら手で道具を扱えるメリットのほうが上回ったからだと考えられます。４本脚＋２本の手という戦略は、哺乳類である人間には選択できなかったのです。鳥類も２本脚ですが、彼らは歩行よりも飛行に重きを置いているので歩行の不安定さは問題になりにくいのでしょう。
多くの生物が基本的には左右対称の構造を持っていますので、２本脚の次は４本脚の生物が考えられ、実際多くの哺乳類、爬虫類、両生類が４本脚です。安定に歩ける必要最小限の本数といっても良いでしょう。一般には３本以上の支点があり、重心が各支点を頂点とする多角形内部に存在すれば体を支えることができますが、４本脚動物の場合、その対称性から一つの脚が欠けた時に３点の支点を頂点とする三角形の辺上に重心が位置するようになります。したがって、安定に体を支えることは難しく、まして歩行は不可能とも言えます。（下の図は４本脚動物を上部からみた概略図で、⚫︎は欠けていない脚、⚪︎は欠けた脚、xは重心を示します。xが３つの⚫︎による三角形の辺の上にあるのがわかると思います。）
さて、どうやら６本以上の脚を持つ節足動物は、歩行の安定性というだけでは説明しきることはできません。なぜなら生物にはトレードオフの関係というものがあり、脚を増やすことによって、例えばたんぱく質などの貴重な資源をそこに費やさねばならなくなるからです。したがって安定な歩行のためであれば４本の脚は十分な数であり、それより多い数の脚を持つ生物は、しかるべき理由がなければ存在しないはずなのです。ではその理由は何か。それは脚の切断というような事故に対応できる能力、ロバスト性の保持にあると考えられます。４本脚の生物は脚が１つ無くなるだけで歩行はほぼ不可能となります。しかし６本脚の生物は１つの脚が無くなったとしても歩行することは可能です。残りの脚が構成する五角形の中に重心が存在するからです。
さらに、２本の脚が欠けた場合を考えます。この場合、安定に歩行できるパターンとそうでないパターンが存在します。
【安定なパターン】
【安定でないパターン】
同様に３本の脚が欠けた場合でも、場合によっては安定に体を支持することができます。４本欠けるとさすがに無理ですね。このように、６本脚の生物には脚が多少かけてしまっても安定に歩行できるというメリットがあります。８本脚の生物なら、さらにこの効果は大きくなると考えられます。
さらに突き詰めて、どのような生物が６本以上の脚を持つのか。それは、脚欠損に対するロバスト性が必要な生物、すなわち、脚が欠けやすい生物ということであり、節足動物がまさしくこれに該当すると考えられるのです。４本脚の生物、すなわち、多くの哺乳類や爬虫類、両生類は内骨格を持つ生物ですので、外骨格を持つ節足動物に比べて脚が欠けてしまう可能性は低くなります。したがって、６本以上の脚を持つメリットがトレードオフの関係によりなくなってしまっているのだと考えられます。
まとめると、節足動物は外骨格ゆえに脚の欠損の可能性が高く、安定な歩行のロバスト性を高めるために６本以上の脚を持つと言えそうです。
