イソギンチャク: しまった、何か「汚いもの」が紛れ込んでいる…

制作：中国科学普及協会

著者：コメイチレン

プロデューサー: 中国科学博覧会

下の2枚の写真にはイソギンチャク以外の動物も写っています。見つけられますか？

(画像出典: The Sea Slug Forum)

答えは明らかになりました:

赤い円はヤコブソンウミウシ Phyllodesmium jakobsenae を示しています

赤い円は灰色の羽を持つウミウシPhyllodesmium rudmaniを示しています

(画像出典: The Sea Slug Forum)

はい、赤い円の中の動物はイソギンチャクではなく、2匹のウミウシです。体の表面は長い突起と茶色の縞模様で覆われており、形や色はイソギンチャクによく似ています。触手構造までもが鮮明に模倣されており、イソギンチャクのように見え、発見するのは非常に困難です。

すべての生物がカモフラージュの技術を持っているわけではありません。これら 2 種類のウミウシは、腹足綱フィロデス亜目のフィロデスミウム属という同じグループに属しており、略して灰色羽ウミウシとも呼ばれています。

ウミウシといえば、私たちはおそらく、あの鮮やかな色の小さな生き物を思い浮かべるでしょう。これらのウミウシは、鮮やかな色の毛虫と同じように有毒ですが、共生する灰色羽ウミウシはイソギンチャクのコロニーの中に身を隠します。

今日は、イソギンチャクの中に隠れている「幽霊」について学びましょう。

味が悪いから安全

灰色の羽を持つウミウシはなぜイソギンチャクに変装するのでしょうか?これはアネモネそのものから始めなければなりません。

重要なのは、イソギンチャクは動物の食欲を刺激しないということです。彼らはクラゲの近縁種である刺胞動物門に属します。彼らの体の97%は水で、栄養価はほとんどありません。しかし、食べ物に関しては、栄養と味は別物です。シャキシャキとした食感で人気の冷エイにもなるクラゲに比べると、イソギンチャクは味がいまいちです。

イソギンチャクの体はクラゲの体とは違います。クラゲのような傘はありません。代わりに、下部の細いベースと上部のより大きく平らな口腔ディスクで構成されています。口腔ディスクの周りには触手の輪があり、上部に小さな触手の束が付いたキノコのようなものです。この「キノコ」は、脅威に遭遇すると、大量の臭い粘液を分泌して自分自身を包み込み、つるつるした鼻水の塊のような味になり、動物にとって不快なものになります。

さらに、イソギンチャクの体は棘で覆われています。触手には多数の刺胞が分布しており、毛のような引き金と毒を含んだ細い針のような針を含む、小さな銛に似た構造をしている。イソギンチャクが外部要因によって刺激されると、これらの刺針細胞は、蜂が人を刺すときのように、すぐに針を放出します。

このプロセスはわずか 700 ナノ秒で発生し、針は最大 5,410,000 g (g は重力加速度) の加速度で攻撃し、弾丸のように獲物の皮膚を貫通し、毒が獲物または天敵の体に素早く浸透して麻痺させます。針を放つと、刺胞細胞は死滅し、新しい未熟な刺胞細胞がすぐに成熟して置き換わるため、イソギンチャクは常に自己防衛の手段を持つことになります。

したがって、この灰色の羽を持つウミウシが採用しているカモフラージュの利点は明らかです。普通の動物が食べないイソギンチャクを模倣することで、発見されて捕食者の餌食になることを避けることができるのです。しかし、イソギンチャクに変装するということは、常にイソギンチャクの群れの中で生活しなければならないということでもある。イソギンチャクのコロニーから出てしまうと、灰色の羽を持つウミウシは簡単に発見されてしまうからだ。イソギンチャクとの長期にわたる共生関係の中で、徐々に特殊な能力を進化させ、イソギンチャクの「完全利用」を実現しました。

100本の腕を持つ灰色の羽を持つウミウシ Phyllodesmium briareum (写真の黒い矢印でマーク) は、芝サンゴの Briareum を食べます。鰓は灰褐色で指のような形をしており、自由に曲げて同じ形の芝サンゴに似せることができます。

(画像出典: Wikipedia)

カモフラージュするだけでなく食べる

灰色の羽を持つウミウシは殻を持たず、壊れやすそうに見えますが、見た目ほど壊れやすいわけではありません。

外殻の代わりに、接着剤のような透明でありながら非常に粘着性のある厚い粘液層を分泌する特殊な上皮細胞によって保護されており、捕食者や獲物による攻撃から身を守っています。灰色の羽を持つウミウシはイソギンチャクの中に住んでいます。水に近いので、最初に月を見ることができます。イソギンチャクは彼らにとって最も都合の良い食べ物です。しかし、イソギンチャクを食べる前に、イソギンチャクの刺胞の反撃に打ち勝たなければなりません。

灰色の羽を持つウミウシは、餌を食べる前に頭の周りに大量の粘液を放出し、自分とイソギンチャクの間に粘液のバリアを形成します。粘液の遮断効果を過小評価しないでください。水の抵抗は空気の 800 倍であり、空中で 1,000 メートル以上飛ぶ弾丸の殺傷距離は、接着剤のような粘液のせいで、水中では 1 メートル未満に短縮されます。

粘液にはイソギンチャクの刺胞から出る毒素を中和できる特殊な化学物質も含まれています。刺胞からの弾丸は貫通できず、粘液層でのみ消費され、稲妻のような白い軌跡と、水中を飛ぶ弾丸のような泡が残ります。

灰色の羽を持つウミウシの口には、イソギンチャクと直接接触する厚いキチン保護層があり、口を怪我から保護します。このような一連の共同攻撃の後、イソギンチャクの防御は灰色の羽を持つウミウシの前では何者でもなくなり、イソギンチャクはイソギンチャクを大いに楽しむことができる。

コールマンの灰色羽ウミウシ Phyllodesmium colemani が Tubipora musica サンゴを食べている。右側のアネモネの茂みに触れている口だけが見えます。

(画像出典: The Sea Slug Forum)

イソギンチャクの成熟した刺胞細胞は非常に「勇敢」です。彼らは非常に素早く反応し、物理的に触れられると毒針を放出し、その後全員が勇敢に死にます。しかし、これらの未熟な刺胞細胞には抵抗力がないため、他者によってのみ操作されることになります。灰色の羽を持つウミウシは、これらの「若い捕虜」を消化する代わりに、彼らを捕らえて育て、自分たちの目的のために利用した。アネモネ：私の食べ物を食べたり、私のものを使ったりするのは、ちょっといじめみたいなものよ。

未熟な刺胞細胞は、ウミウシが餌を食べるときに消化管に入り、その後、それにつながる消化腺に入ります。消化腺は背側で枝分かれし、背側の細い管状の「露出鰓」まで伸びています。写真で、灰色の羽を持つウミウシの背中にある「小さなイソギンチャク」は、えらです。鰓の上部には「刺胞嚢」と呼ばれる小さな袋があり、消化腺の細い管につながっています。内部には、これらの未熟な刺胞細胞の到着を待つ特別な栄養細胞が付き添っています。

刺胞内に住み着いた後、彼らはここで成長し、灰色の羽を持つウミウシの支援を受けて徐々に成熟します。軍隊を編成するには千日かかるが、それを使用するには一瞬しかかからない。灰色の羽を持つウミウシが攻撃されると、刺胞細胞も敵のために戦い、殺さない代わりに毒針を発射して敵に抵抗します。もちろん、刺胞が死ぬと、ウミウシはそれを再び消化し、与えた栄養分を再利用します。結局のところ、死んだ刺胞細胞を残しておくことには意味がありません。

「サイケデリックな灰色の羽を持つウミウシ」Phyllodesmium acanthorhinum は、サンゴ類の Acabaria を餌としている可能性がある。体の色は透明で、露出した鰓の中の橙赤色の消化腺は透明で明るい。メタリックなブルーの背景と明るい白いドットが、とてもSFっぽい雰囲気を醸し出しています。このうち、刺胞は、露出した鰓の上部にある黄白色の領域で、刺胞には刺胞細胞が蓄えられています。

(画像出典: トップ 10 のウミウシ Phyllodesmium acanthorhinum)

灰色の羽を持つウミウシ：「ウミウシとしての人生」は演劇のようなもので、すべては演技力次第

刺胞を備えた露出した鰓は、灰色の羽を持つウミウシの最も目立ち、魅惑的な部分です。この特殊な構造のおかげで、ミミウシはイソギンチャクの中に隠れ、刺胞を保管することができます。

それぞれの鰓は並んで配置された多数の細い管で構成されており、血液が満たされ、物質とエネルギーを交換できます。鰓の基部はイソギンチャクの茎のように細長い円筒形で、先端に向かって幅が広く平らになっており、狭い明るい色の領域とその周りの広い茶色の平らな領域で構成されています。これはイソギンチャクの触手の色のパターンに非常に似ており、光の下で明るい色と暗い色が交互に現れ、触手のような形状の錯覚を生み出します。

しかし実際には、灰色の羽を持つウミウシの鰓にはイソギンチャクのような小さな触手構造がありません。色の変化によって「肉眼で見た 3D」効果を作り出すだけですが、これは本物そっくりと言えるほどです。

Phyllodesmium 属のウミウシのほとんどは、ゼニアイソギンチャクを餌とします。例えば、ヤコブセンの灰色の羽を持つウミウシ Phyllodesmium jakobsenae の触手は、ゼニアイソギンチャクの触手の形態によく似た白茶色の模様をしています。

(画像出典: The Sea Slug Forum)

キラキラ輝く千手ウミウシの中に隠れているリチャードの灰色の羽を持つウミウシ Phyllodesmium lizardensis。

(画像出典: The Sea Slug Forum)

しかし、形と精神の両方をシミュレートするには、形だけでなく色も同じでなければなりません。アネモネは体色が豊かで、赤、白、茶色、緑などの色が互いに補い合っています。これらの色は、イソギンチャク自身の組織に含まれる色素に加えて、イソギンチャクの体内に共生する茶色の褐虫藻からも生じます。

褐虫藻はイソギンチャクの体内に生息し、イソギンチャクに保護と栄養を与え、イソギンチャクが高度な光合成を行い、糖などの有機物質を生産することを可能にしています。その生産量はイソギンチャクのエネルギー需要の90％を満たすことができます。褐虫藻の数が多いほど、イソギンチャクの色は濃くなります。褐虫藻の数が少ないほど、イソギンチャクの色は薄くなります。同じ種類のイソギンチャクでも、個体によって色は異なるため、イソギンチャクの中にうまく隠れるためには、色を変える能力も身につける必要があります。

しかし、「リクルート」が得意なウミウシは、常に独自の対抗策を思いつくことができる。イソギンチャクを食べる過程でイソギンチャクの色素を摂取し、それを自分の白い体に塗りつけて、イソギンチャクと同じ色に染めるのです。

時間の経過とともに色素が徐々に分解され、シミは消え、体は再び白くなります。このとき、ヒメウミウシが「移動」して食べるイソギンチャクを変えたい場合、その白い体は白い紙のように新しいイソギンチャクの色に染まり、新しい環境に完全に溶け込むことができます。

緑のウミウシを食べる Phyllodesmium rudmani

(画像出典: The Sea Slug Forum)

黄色いナメクジを食べる Phyllodesmium rudmani

(画像出典: The Sea Slug Forum)

Phyllodesmium rudmani は白いウミウシを餌とするため、白く​​見えます。このウミウシの自然な色は白で、残りの色は餌となるイソギンチャクから来ています。

(画像出典: The Sea Slug Forum)

イソギンチャクの色素を「乗っ取る」ことに加えて、灰色の羽を持つウミウシはイソギンチャクの体内の褐虫藻を誘拐し、それを自分の体で培養します。刺胞細胞と同様に、褐虫藻は鰓に蓄えられていますが、両者は別の場所に保管されています。灰色の羽を持つウミウシのえらの上部にある白と茶色が交互に現れる模様を覚えていますか?実際、鰓の上の茶色い部分は褐虫藻が生育する場所であり、褐虫藻が存在するためにこの部分が茶色く見えるのです。

ヒラタウミウシが褐虫藻を培養する部分は、内部に多数の管からなる特殊な構造をしています。管は露出した鰓の上部で多数分岐し、最終的には人間の肺の気管肺胞構造のように、先端で泡状の袋を形成し、管の表面積が大幅に増加します。褐虫藻は上部の小さな袋の中に生息し、茶色の斑点の列を形成します。

簡単に言えば、灰色の羽を持つウミウシのえらは褐虫藻の庭園です。このパイプラインシステムは水道管に相当し、ウミウシが褐虫藻に二酸化炭素、窒素、リンなどの栄養素を供給することを可能にする。この袋は植木鉢に相当し、その中で褐虫藻が高レベルの光合成を続けます。これらはウミウシの体内で11日間生存し、ウミウシのために糖分を生成し、ウミウシによっては栄養の約4分の1を供給することもできる。

しかし、褐虫藻は彼らにとって負担でもある。彼らが活動するには日光が必要なのだ。そのため、灰色の羽を持つウミウシが隠れ場所から這い出てイソギンチャクの茂みの外側に出て、ひまわりのようにえらを広げ、水の流れとともに太陽に向かって揺れ、褐虫藻が光合成するためのより多くの日光を提供しているのを時々見ることができます。

この時期、彼らは形や色だけでなく、動きにおいてもイソギンチャクと一致しています。イソギンチャクもまた、太陽に向かって触手を振り、水の流れとともに優しく揺れます。通常であれば出会うと戦うこともある捕食者と獲物が、繊細で有用な褐虫藻「プリンセス」のために、今では仲良く一緒に日光浴をしている。彼らは互いにコミュニケーションを取りながら、「藻を育てる」ことの難しさについて愚痴を言っているのかもしれません。

灰色の羽を持つウミウシの鰓の詳細。褐虫藻を含む多数の茶色の球体と管で構成された茶色の領域が示されています。

(画像出典: The Sea Slug Forum)

革サンゴであるサルコフィトン・トロケリオフォリウムを餌とする灰色の羽を持つウミウシ、フィロデスミウム・ロンギシルムは、地球周回衛星の太陽電池パネルに似た大きく平らな鰓を持ち、最も見事なソーラーウミウシの一種です。茶色の部分には褐虫藻が含まれており、白い枝は消化腺からの管で、胃から茶色の部分まで褐虫藻を輸送します。

(画像出典: The Sea Slug Forum)

もちろん、ほとんどの場合、灰色の羽を持つウミウシはイソギンチャクにとって容赦ない敵であり続けます。イソギンチャクのコロニーで十分に食べたり飲んだりして「成長」した後、ミズウミウシは繁殖を始めます。直径0.1～0.2mmほどの非常に大きな卵を産み、自由に遊泳し、餌を食べないプランクトン幼生に成長します。これらのプランクトン幼生は数分以内に這う幼生となり、イソギンチャクを食べ始めます。

しかし、この数分間で幼虫が遠くまで浮遊することは困難です。その結果、ほとんどの個体は親がいるイソギンチャクの群れに着陸し、同じイソギンチャクの群れを餌として食べ続けます。

これらのイソギンチャクは壊滅的な打撃を受けていると思います。たとえ可能であっても、騙されたくないのでしょう…

結論

灰色の羽を持つウミウシは、イソギンチャクに擬態する驚くべき能力を持つだけでなく、イソギンチャクの未熟な刺胞細胞を取り込んで身を守り、イソギンチャクの褐虫藻を摂取して光合成を行うことでイソギンチャクを完璧に利用することができる、高度に特殊化した海洋生物です。これらの戦略により、彼らは海洋環境で身を隠し、身を守り、エネルギーを得ることができ、非常に「成功した」グループとなっています。

彼らのユニークな生存方法は、自然の魔法を示しています。つまり、生き物は知性がなくても他の生き物を鮮やかに模倣できるのです。これは自然進化の「奇跡」です。

編集者：孫晨宇

参考文献:

[1]Burghardt I、Schrödl M、Wägele H. 熱帯インド太平洋産のPhyllodesmium Ehrenberg属（軟体動物門：ウミウシ亜綱：アオウミウシ上科）の3種の太陽光発電新種、光合成活性の​​分析および生物学に関する注記[J]。軟体動物研究ジャーナル、2008年、74(3):277-292。

[2]フィッツパトリック SK、リベラトーレ KL、ガルシア JR 他ソフトコーラル Heteroxenia sp. における Symbiodinium の多様性。およびその捕食者であるウミウシ類Phyllodesmium lizardensis[J]。サンゴ礁、2012年、31：895-905。

[3]Moore E、Gosliner T. Phyllodesmium属への追加、系統解析および共生の進化への影響[J]。ヴェリガー、2014、51: 237-251。