暗闇の深海を照らす光の素はクシクラゲが作り出していた

(2021年1月15日)

暗闇で光を放つムネミオプシス・レイディ。この種類とキタカブトクラゲを含むクシクラゲは、分類学上、有櫛動物門に分類されており、刺胞動物門に分類される一般的なクラゲとは異なります。　©名古屋大学高等研究院 別所-上原学特任助教

　燦燦（さんさん）と太陽の光が降り注ぐ浅海と違って、水深200mよりも深くなると太陽光はほとんど届かなくなり、暗闇の世界となります。そんな深海を明るく照らし出す生物がいることが知られています。

　こうした生物が光を発する現象は「生物発光」と呼ばれており、深海に生息する魚、エビ、タコなど様々な生物がセレンテラジンと呼ばれるタンパク質（発光酵素）で光っています。ただし、発光生物の多くは自分の体内でセレンテラジンを合成することはできず、エサとして食べた生物からセレンテラジンを得ていると考えられています。その証拠にセレンテラジンで発光するオワンクラゲを飼育していると徐々に光らなくなるのに、セレンテラジンを含むエサを与えると再び光るようになります。

　過去の研究で深海に生息する2種類の甲殻類がセレンテラジンを合成できることは明らかになっていますが、この2種類は非常に入手しにくく、たとえ入手できても飼育が困難で、どのようにセレンテラジンが合成されるかは分かっていませんでした。そこで名古屋大学高等研究院、アメリカのモントレー湾水族館、マサチューセッツ工科大学、マイアミ大学の研究グループは、セレンテラジンの供給元となる生物の探索に取り組み、キタカブトクラゲ、ムネミオプシス・レイディの2種類のクシクラゲがセレンテラジンを合成できることを明らかにしました。

　この研究を進めるに当たって、研究グループはキタカブトクラゲの卵がセレンテラジンによって光ることに注目しました。エサを食べることができない卵が光っているのですから、卵の内部でセレンテラジンが合成されている可能性がある一方で、親から分け与えられたセレンテラジンが光っているかもしれません。そのため研究グループは飼育環境下でセレンテラジンを含まないエサを与えて、キタカブトクラゲに繁殖させました。

　すると3世代目になっても発光し、体内にセレンテラジンを持つことが確かめられました。2世代目はエサからセレンテラジンを摂れないのですから、体内で合成できなければ卵を介してセレンテラジンを3代目に授けることはできません。実際、キタカブトクラゲと同じ有櫛動物門に分類されている発光しないフウセンクラゲだと、同じように飼育すると光ることはなく、体内からセレンテラジンは検出されませんでした。

　さらにマイアミ大学で飼育されていたムネミオプシス・レイディというカブトクラゲの仲間では、セレンテラジンを含まないエサを与え続けているのに、15代目でも発光し、体内にセレンテラジンを持つことが確かめられ、キタカブトクラゲ、ムネミオプシス・レイディは体内でセレンテラジンを合成できることが明らかになりました。

　ムネミオプシス・レイディに関しては、すでにマイアミ大学で遺伝情報の解読が完了しています。どの遺伝子がセレンテラジンの合成に関わるのかまでは明らかになっていませんが、今後、合成に関わる遺伝子が特定されれば、その遺伝子をマウスなどの実験動物に組み込むことで、生命科学の研究に役立てられると期待されています。

【参考】

・暗い海に光をもたらす発光生物 クシクラゲが深海性発光物質の生産者であることを発見

・https://www.cell.com/iscience/pdf/S2589-0042(20)31056-7.pdf

斉藤勝司

サイエンスライター。大阪府出身。東京水産大学（現東京海洋大学）卒業。最先端科学技術、次世代医療、環境問題などを取材し、科学雑誌を中心に紹介している。