サメが蛍光を放つ化学的メカニズム
クサリトラザメの蛍光を生み出しているのはいったいどんな物質なのだろう、と気になっている方もいるだろう。鍵を握るのは、彼らの皮膚に組み込まれている珍しい化合物だ。
2019年に学術誌『iScience』に掲載された詳細な研究により、クサリトラザメの皮膚に含まれる蛍光分子の一群が特定された。いずれも、それまで脊椎動物では一度も検出されたことのない物質だった。
具体的には、これらはアミノ酸の一種であるトリプトファンの代謝経路から派生した臭素化合物だった。つまり、トリプトファンが関与する生化学的プロセスから生み出された物質ということだ。これらの物質を青色光に曝露させると、緑色の蛍光を発した。
さらに興味深いことに、これらの化合物は、実験環境下で、一定の抗微生物特性を示した。つまり、蛍光の原因である分子は、それ以外にも生理的機能を備えている可能性があるのだ。もしかすると、サメの皮膚を微生物感染から保護するのに役立っている可能性もある。
このような多機能性は、進化生物学において広く見られる現象だ。一つの機能を果たすように進化してきた構造や分子が、のちに別の機能に転用されることは、けっして珍しくない。
クサリトラザメの蛍光は、その体表に一様に現れるわけではないことも、注目に値する。蛍光は、この種の特徴である、黄褐色の地に描かれた暗色の鎖模様を際立たせるように分布する。
この模様は、蛍光波長だけを透過させるフィルターを通して観察すると、とりわけ鮮明に浮かび上がる。『iScience』論文の著者たちが指摘するように、このサメの体の一部では、ほかの部分よりも強い蛍光が見られ、緑の蛍光と暗色の模様が鮮烈なコントラストを生み出している。
2017年に学術誌『Philosophical Transactions of the Royal Society B』に掲載された総説論文のなかで、著者たちは、クサリトラザメの一例から視野を広げ、動物界において蛍光は複数の生物学的機能を果たしている可能性があると論じた。具体的には、以下のような機能が考えられる：
・種の識別：蛍光は、視覚情報が乏しい薄暗い環境下で、個体同士が互いを識別するのに役立っている可能性がある。
・配偶相手へのシグナル：蛍光は、求愛行動のなかで、身体の一部の視認性を高めたり、配偶者選択全体に影響を与えたりしている可能性がある。
・カムフラージュ：蛍光は、浅い沿岸域の分光条件において、個体の輪郭を紛らわせ、見えにくくするのに役立っている可能性がある。
これらの機能のうち、野生環境において支配的なものがあるかを特定する研究が、活発に進められている。
「蛍光ザメ」が教えてくれること
クサリトラザメの蛍光とその化学的基盤は、美しく興味深い発見であるだけでなく、生物医学への応用の可能性を秘めている。このサメの皮膚に含まれる原因分子は、特定の波長下で蛍光を発することから、研究者たちは現在、類似の化合物を生物イメージングツールとして応用する可能性を模索している。蛍光マーカーは、すでに細胞生物学や医学において、分子レベルのプロセスを追跡する際に広く用いられている。
さらに、蛍光分子に抗微生物特性が見られたことは、新たな抗微生物製剤の開発のヒントになるかもしれない。抗生物質に耐性をもつ細菌は、全世界の人々に影響を及ぼす重大な問題であり、こうした研究分野は、昨今ますます重要性を増している。
クサリトラザメの蛍光は、一見したところ、興味深い生物の不思議の一つでしかないように思えるが、このような発見は、海洋生態系にいまも広大な未知の領域が残されていることを思い出させてくれる。海のなかの視覚コミュニケーションには、特別な装置を使わないかぎり、私たちヒトにはまったく見えないレイヤーが確実に存在するのだ。クサリトラザメはまた、生息環境、化学的特性、感覚知覚の相互作用を通じて適応形質が創発することを裏づける、極めて興味深い実例でもある。
ヒトの眼には何の変哲もないものに見える生物の特性には、しばしば驚くべき秘密が隠されている。このことは、とりわけ海によく当てはまる。クサリトラザメの研究者にとって、美しい緑の蛍光は、進化が実に目ざとく情報伝達のチャンスを見いだすことを裏づける、数々の証拠のうちの一つなのだ。
