ダイバーが水中でウツボに噛まれ、血が緑色に変色しました...

ティム・パウエルはダイビング愛好家です。 2010年、彼は海から約20メートルのところで、誤って小さなウツボに指を噛まれて出血している様子を映した動画を投稿した。

その時、彼の血は明るい赤でも暗い赤でもなく、エメラルドのような緑色でした。

ダイバーの血は緑色です。画像出典: YouTube

実は、人間だけではありません。深海で傷ついた魚の血も緑色です。ダイバーは水中で魚を捕まえるためにスピアガンを使うこともあります。ある程度の深さに達すると、魚の傷口から緑色の血がにじみ出てきますが、岸で殺された魚の血は明らかに赤いです。

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もちろん、必ずしも陸上である必要はありません。浅い海域でも、切った魚の血は赤くなります。

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ほとんどの魚の血は赤いことに注意すべきです。これは、血液中にヘモグロビンが含まれているためです。ヘモグロビンは鉄分を豊富に含んだタンパク質で、酸素と結合して体全体に運ぶことができます。ヘモグロビンは酸素と結合すると赤色になります。そのため、人間や魚を含むほとんどの動物の血液は陸上では赤く見えます。

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血液の色は、水面であろうと深海の圧力下であろうと、基本的にはヘモグロビン中の鉄原子と酸素の結合状態によって決まります。血液の色は主に明るい赤（酸素が豊富な血液）から暗い赤（酸素の少ない血液）に変化します。

しかし、どんな色であっても、私たちはそれを目で見ているということを知っておく必要があります。高校の物理の授業では、私たちが見るあらゆる物体は光が目に反射して見えるものだと教えられます。赤い血が赤く見えるのは、他のスペクトルの光を吸収し、赤い光を反射するためです。

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深海で赤い血が緑色に見える現象は、血そのものの色の変化によるものではなく、水中の特定の照明条件と人間の視覚の認識方法によるものです。

これには、水の光吸収特性、人間の目の色知覚メカニズム、血液の色の反射など、いくつかの主な要因が関係しています。

水はさまざまな波長の光を吸収しますが、この吸収はさまざまな色の光の波長にさまざまな影響を及ぼします。水中では、光の吸収は主に水自体と、水に溶解している物質（有機物やミネラルなど）および浮遊粒子によって引き起こされます。

太陽光が水に入ると、赤色光は波長が長いためエネルギーが低く、水中の分子やその他の物質に吸収されやすくなり、前方に伝播し続けるのではなく熱エネルギーに変換されます。つまり、ある一定の深さより下では、赤色光のほとんどは水に吸収されますが、青色や緑色の光などのより短い波長はまだ浸透します。

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人間の視覚は、さまざまな波長の光に敏感な目の網膜の錐体細胞を通じて色を認識します。通常の照明の下では、人間の目は広範囲の色を認識することができます。しかし、青色光しか届かない深海の環境では赤色光が不足し、それが私たちの通常の色彩知覚に影響を与え、深海では赤色を正常に観察することが困難になります。

さらに、人間の血液の拡散反射率も知る必要があります。科学者たちは、自然光の下では、人間の血液は赤色光（主に）を反射するだけでなく、下の図に示すように、緑色光もわずかに反射することを発見しました。

人間の血液の拡散反射率、ヘマトクリット 33%、酸素飽和度 100% 画像提供: Christopher S. Baird

そのため、深海では赤い光源がないため、血は緑色に見えます。

このため、一部のスマートウォッチでは、心拍数を監視するために緑色の LED が使用されています。緑色の光は血流の変化をより敏感に検出します。緑色の光が皮膚や血管を通過すると、血液量のわずかな変化によって反射光や透過光の強度が変化し、その変化を分析することで心拍数を計算できます。

画像ソース: ジャンキー

深海にいるダイバーが自然光に頼らず、懐中電灯などの人工照明を使って傷ついた手を照らすと、血が再び赤くなることに気づくでしょう。

深海動物のほとんどが赤いのはそのためです。例えば、少し前に発見された単棘ハンドフィッシュは美しい赤色をしています。

画像提供: シュミット海洋研究所

深海では赤色光がほぼ完全に吸収されるため、そのような環境では赤色の動物はほぼ黒く見えるか、完全に透明に見えます。この色彩により捕食者からほとんど見えなくなり、効果的なカモフラージュ手段となります。深海では赤い色を見つけるのが極めて難しくなるため、これらの生物は捕食者の注意をよりうまく避けることができます。

（写真では人工光のため赤く見えますが、自然光の場合はまた別の状態です）

アカクジラ画像提供：天岡邦夫

さらに、深海環境に生息する生物は、低温や高圧などの極限の条件下でも生き残る必要があります。赤色が熱保存やエネルギー吸収に直接与える影響は限られているかもしれないが、その色は、周囲のごく微量の光エネルギーを吸収して利用するために使用される、体内の特定の特殊な生物学的化合物と関係があるかもしれない。

ゲームで緑色の血を見たとしても、それは科学とは何の関係もありません...

参考文献

[1]https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12819275/

[2]https://www.nationalgeographic.com/animals/article/walking-fish-deep-sea-new-species-chile

[3]https://opg.optica.org/as/abstract.cfm?uri=as-59-6-826

企画・制作

出典｜Bring Science Home (id: steamforkids)

著者: 蘇成宇

編集者：ヤン・ヤピン