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フェン・ウェイミン

生物発光は興味深い現象だが、その起源は常に不明瞭であった。英国王立協会紀要Bに掲載された最近の研究でこの謎が明らかになった。米国のスミソニアン国立自然史博物館の科学者らは、発光生物の起源は少なくとも5億4000万年前まで遡ることができ、その頃、海洋無脊椎動物の八放サンゴがこの能力を発達させていたと指摘した。

発光は体内のルシフェラーゼから生じる

八放サンゴは海洋無脊椎動物であり、最も古い生物発光動物のグループの一つです。彼らはルシフェラーゼと呼ばれる酵素を持っており、それが光を生成する化学反応を触媒します。

発光特性を持つ八放サンゴ類は、ソフトコーラル、ウミウチワ、ウミウチワなど多くの種があります。ハードコーラルと同様に、八放サンゴ類は小さなコロニー状のポリプで、通常はぶつかったり、その他の刺激を受けたりすると光ります。研究によると、現生の八放サンゴ類の中に発光する種が多いほど、その祖先がこの特性を持っていた可能性が高いことがわかった。

しかし、生物発光の最古の例は、2億6700万年前に体を光らせた貝形虫と呼ばれる小さな海洋甲殻類によるものだと長い間信じられてきた。

この目的のために、科学者は約200種の八放サンゴの遺伝子データを研究し、八放サンゴの詳細な進化樹を作成しました。この研究では、科学者らは、種の血縁関係をより明確にするために、さまざまな年代の八放サンゴの化石と、年代がわかっている八放サンゴの化石を進化の樹に追加しました。彼らはまた、生物発光特性を持つ現生の八放サンゴ種を特徴とする系統分岐をマッピングした。その後、科学者たちはさまざまな統計分析を実施し、八放サンゴの祖先の状態を再構築しました。最終結果は、約5億4000万年前、すべての八放サンゴ類の共通の祖先は、おそらく生物発光生物であったというものでした。これは、最古の生物発光生物として知られる以前の甲殻類よりも2億7300万年古い。

発光は生物間の「言語」かもしれない

科学者たちは、複雑な動物の出現とほぼ同時期に、暗い深海で生物発光が初めて発生した可能性があることを発見した。八放サンゴの生物発光特性が何億年もの間保持されてきたという事実は、この特性がこの種に何らかの進化上の利点を与えた可能性があることを示唆している。

実際、生物発光は生き残るための選択なのです。タコを例にとると、科学者が顕微鏡でその発光器官の断面を観察したところ、吸盤の独特な筋肉輪の残骸が見つかりました。吸盤は発光器官に進化したものでした。その結果、タコは光る吸盤を使って仲間や餌を引き寄せ、それによって底生生活を終え、生き残るためにもっと外洋へと移動するのです。本来は岩や貝類にしがみつくために使われていた吸盤は機能を失い、徐々に退化していったが、この部分の変異は選択され保持された。これが吸盤が発光器官へと進化した原理です。

光はコミュニケーションに使われる「言語」です。簡単に言えば、生物発光、そして一般的な光信号伝達は、生物間のコミュニケーションの最も古い形態の 1 つであると考えられます。このように、「光の言語」は生活手段として進化の中で受け継がれてきました。

さらに、光もエネルギーの一種であり、生物の生存戦略には、通常の生命活動を維持しながら、可能な限りエネルギーを節約するという基本的な共通点があります。したがって、活性発光は発光生物の生存にとって重要な部分であるに違いありません。

生物発光には長い歴史があります。何億年にも及ぶ進化により、発光能力を持つ生物が増えてきました。この現象は、さまざまな生物が生存競争で優位に立つのに役立つだけでなく、人類にも大きな利益をもたらします。現在では、工学、化学、医学、農業などの分野で広く使用されています。

（著者は中国科学院南京地質古生物学研究所の研究員であり、南京古生物学博物館の名誉学芸員である）