シクログロッサム：「最も裕福な動物」の幸福はあなたの想像を超えています！

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

人間社会の豊富な食料や衣服に比べると、自然界の動物のほとんどは非常に「貧しい」です。彼らは基本的な食糧や水源さえ確保できず、飢餓に苦しむことが多い。彼らは人生の大半を食べ物を探したり天敵を避けたりすることに費やさなければならず、生活の質はほとんど語れません。

しかし、自然界には、食べ物が無制限にある「サクログロッサ」と呼ばれるウミウシのグループが存在します。彼らと食物をめぐって競争する動物はおらず、彼らを食べる動物さえいません。生活上の問題については全く心配する必要がありません。彼らは動物の中で最も「豊か」であると言えるでしょう。彼らの人生はどれほど幸せになるでしょうか？

世界一の富豪は起業家としての歴史も持つ。草や泥を食べて死にかけたこともある。

人間社会では、多くの成功した起業家がゼロからスタートした起業段階を経験しており、自然界の「最も裕福な男」であるウミウシも例外ではない。

ジュラ紀の間、袋状の舌を持つウミウシは、まったくの貧乏人でした。軟体動物綱の腹足類に属し、カタツムリに似ていますが、サイズが小さく、厚い殻を持っていません。代わりに、薄い泡のように見える、大きくて薄い円筒形の殻を持っています。この身体的特徴により攻撃に抵抗することが難しくなり、生き残る唯一の方法は捕食者から逃れるために砂の中に穴を掘ることです。

砂地は肥沃な場所ではないので、袋状の光を放つウミウシが簡単に入手できる食物は、おそらく他の動物の排泄物と、どの動物も食べようとしない食物の 2 種類だけでしょう。それにもかかわらず、廃棄物中の栄養素をめぐってそれらと競合する、ミミズ、棘皮動物、その他のカタツムリなどの底生生物が依然として多く存在します。

そのため、初期の嚢舌類は、ほとんどの動物が嫌う食べ物、つまり硬い糸状の藻類（ウドテア科）の地下部分しか食べられませんでした。

カルシウム扇状藻は、非常に特殊な種類の藻類である緑色カルシウム藻類に属します。大きさは10cm以上になることもありますが、単細胞生物であり、藻類の体全体が1つの巨大な細胞で構成されています。この巨大細胞は硬い石灰化した細胞壁を持ち、内部組織に炭酸カルシウムを蓄えているため、サンゴのように硬くて食べられません。そのため、石灰質動物を餌にできる動物はほとんどいません。

石灰質

(画像出典: iNaturalist)

幸いなことに、サックグロシドは弱いですが、かじるのは得意です。嚢舌類の祖先は、普通の軟体動物よりも硬くて鋭い小さな三角形の歯を進化させましたが、石灰藻類は硬すぎたため、石灰藻類の細胞壁の一部をゆっくりと削り取って隙間を作り、内部の細胞質を食べることしかできませんでした。

残念ながら、カルシトリナムはただそこに座って死を待つわけではありません。攻撃を受けた後、藻類の葉緑体は血栓の役割を引き受けます。藻類の葉緑体は厚く、硬く、弾力性があり、消化されにくいため、すぐに隙間を塞いで傷口の栓を形成します。その後、カルシウム扇状藻はカルシウムを素早く分泌して細胞壁を再構築し、細胞質の流出を防ぎます。

カルシウム扇状藻類の「防御反応」に直面して、初期の嚢状舌は、隙間が修復される前に、葉緑体、傷口の栓、細胞質を少しかじることしかできなかった。これらは簡単に受け入れることができるものではありませんでしたが、生き残るためには不本意ながら受け入れるしかありませんでした。

軟体動物の歯舌は多数の小さな歯で覆われており、やすりのように噛むことができます。

(画像出典: Wikiwand)

しかし、そうであっても、嚢舌類と競争する他の空腹の動物は依然として存在するでしょう。他の腹足類、棘皮動物、魚類も、その大きな体と鋭い歯でカルシトニヌスの物理的防御を破壊することができます。石灰質藻類も餌とします。

自然災害と生物の捕食の複合的な影響により、糸状石灰質藻類は徐々に姿を消し、それらを餌としていた初期のシストも重要な食料源を失い、その後飢餓生活を送ることになった。

現在、初期のシストグロッソ類から生き残っているのは Cylindrobullidae 科のみで、彼らは今でも海底で珍しい藻類を探して食べています。食糧不足のため、柱状カタツムリの種類と数は非常に限られております。

Cylindrobullidae 科は Sacloglossa の最も原始的で祖先の科であり、この科を通じて初期の Sacloglossa がどのような姿をしていたかを想像することができます。画像提供: マーシャル諸島

しかし、災害や飢餓に直面しても、ただ座して死を待つことはしなかった。彼らは砂から掘り出して新しい食料源を探そうとします。努力が報われ、サックグロッサムはついにシダ藻を見つけ、それ以来、彼らはシダ藻と切っても切れない絆で結ばれました。

「化学の達人」シダに対抗できるのは誰か？

カウレルパの構造はクロレラの構造に似ており、どちらも細胞壁が細胞質を囲んでいる大型の単細胞生物です。同様の構造は、嚢舌が新しい食物に適応するのに重要な助けとなります。

細胞壁が石灰化しており、捕食者に抵抗するために物理的な手段に頼る緑カルシウム藻とは異なり、シダ藻は柔らかく、食べやすいです。

しかし、シダ植物は構造的サポートと物理的保護を提供するためにキシランとマンナンを細胞壁として革新的に使用していますが、キシランやマンナンを分解できる共生微生物がすべての動物に存在するわけではありません。これら2種類の多糖類で構成される細胞壁はプラスチックフィルムの層のようなもので、ほとんど消化できません。食べたら、エノキ茸と同じように翌日には消えてしまいます。

動物の消化器系は、鋭い歯を持っていても、外側の細胞壁を越えて栄養素を取り込むことが難しいため、かじることに頼っていても細胞壁を細胞質から分離できない動物は、細胞壁を主な食料源として利用することができません。

カウレルパ属の海ブドウ（カウレルパ レンティリフェラ）

(画像ソース: 無料ベクター、ストック写真、PSD)

同時に、シダ藻類はシガテラ毒素に似たシダ毒素を蓄積し、分泌します。これらの毒素は藻類の周りに蓄積し、濃度が非常に高くなるため、海水で希釈することは困難になります。このようにして、シダ藻は近づく動物や植物を追い払い、毒を与えることができ、その毒性と臭いは草食動物を「恐怖で震え上がらせる」のです。

他に食べるものが本当にない場合を除き、大量の毒素を分泌するシダ藻類を食べたいと思う動物はいませんし、他の藻類は有毒なシダ藻類と競争することができないため、シダ藻類の数は非常に多くなります。しかし、言い換えれば、動物がこの 2 つの困難を克服すると、無限の食料源が得られることになります。

マクロレンズで見ると、細胞壁に包まれたシダ藻類の内部細胞質と葉緑体を見ることができます。

(写真提供: Vaucheria litorea – AquaPortail)

「選ばれた植物」 - 手を取り合って前進

嚢舌類はこの利点に恵まれています。シストグロッシダエ科の本来の摂食方法は、細胞壁を削り取り、その中の葉緑体と細胞質を食べることでした。そのため、シダ藻類の細胞壁成分はそれらにほとんど影響を与えません。

しかし、シダ藻類の細胞質は粘性が高く流れにくく、隙間をゆっくりと削って十分な細胞質を流出させることは困難です。この目的のために、仙骨舌は、独特の大きな、一端が尖った短剣状の銃剣状の歯舌と、吸うのに適した樽型の筋肉質の口器を進化させました。彼らは、刃のような大きな歯を使って細胞壁に直接大きな穴を開け、その穴に口器を取り付けて内部の細胞質を吸い出すことができます。

この食べ方は、ゼリーを吸うのと似ています。刃を使って上部のプラスチックフィルムを開き、ストローを使って中のゼリー状の液体を吸います。これは人間の頭では単純なことのように思えますが、仙骨舌にとっては、このスキルは、「蓋を開けて」一人で美味しい食べ物を楽しむことができない多くの動物の中で目立つには十分です。

現生の仙骨舌菌のほとんどは、細胞壁を突き刺して内部の液体を吸い出すことができる、短剣のような大きな歯を持っています。

（画像出典：参考文献[6]）

嚢子はシダや藻類が分泌する致命的な毒素を克服する効果的な方法も発見した。

シダ藻類の葉緑体は傷口の栓を形成する役割を担うため、壁が厚く、外膜が強くて弾力性に富み、消化されにくい構造になっています。シストグロッシダエ科の弱い消化器系では葉緑体をすぐに消化することができないため、葉緑体は消化管内に長時間留まるしかありません。

しかし、消化できない葉緑体は、嚢石が毒素を除去する役割を果たします。藻類は、葉緑体自身の毒素に対する反応として、藻類の毒素を処理する酵素という「解毒剤」を与え、毒素が葉緑体自体に害を及ぼすのを防ぎます。

こうして、二人の間には奇妙な偶然が生まれた。葉緑体を摂取すると、消化不良により体内で葉緑体が長期間生存します。葉緑体は活動状態を維持しながら、「解毒剤」を嚢舌に渡し、体内の酵素を使い続けて嚢舌が毒素に抵抗するのを助けます。

海ブドウを食べる長い足を持つカタツムリ

（写真提供：SEASLUG.WORLD）

葉緑体の助けにより、嚢子はシダ藻の毒素を恐れなくなります。彼らは体内でそれらを分離、濃縮、改変して毒性を持たせ、捕食者を阻止することもできます。シダ藻が敵を追い払うために使う毒素が、サックグロッサムの「魔法の武器」となった。彼らと食物をめぐって競争する動物はおらず、彼らを食べる動物もいなかった。それ以来、サックグロッサムは安全で豊かで幸せな時代を楽しみました。

過去の恩を忘れず、手を取り合って前進しましょう

すでに十分に「豊か」であるにもかかわらず、サックグロッサムは「井戸掘り人を忘れてはならない」という原則を理解しているようで、毒素に抵抗するのを助けてくれた葉緑体に「恩返し」しようと懸命に努力している。

一部の嚢石類は殻の保護を放棄し、体内に葉緑体の「新しい家」を建設した。彼らは殻を脱ぎ捨て、背中の皮膚を露出させます。消化腺はいくつかの小さな枝分かれした細管から伸びており、枝分かれを続け背中の外套膜まで伸びて、人間の肺に似た枝分かれした構造を形成し、特に葉緑体を貯蔵するのに使用されます。

この構造により、葉緑体は管内で活動を続け、通常通り光合成を行い、ウミウシに栄養として糖分を供給し、細胞核から出た後、自然寿命が終わるまで毒素に対する抵抗力を長く保つことができます。

半透明の鰓を通して、内部の顆粒状の葉緑体貯蔵領域をはっきりと見ることができます。

(画像出典: Nudibranch Domain)

植物と動物の2つの生命体は、この瞬間に完璧に調和したようです。葉緑体は嚢石にエネルギーを供給し、嚢石が生息するシダや藻類を離れ、動かない葉緑体を運んで「自発的な旅」に出ることを可能にします。

長期間生存できる葉緑体を獲得した後、殻のないサボテンは多数の新しい食物を試しました。この過程で、サボテン舌もさまざまな適応進化を遂げ、葉緑体を保持するという新たな技術的頂点に到達しました。

シタグムス目の折り畳み式緑葉ウミウシ（Elysia chlorotica）には、藻類から水平伝播した葉緑体関連タンパク質の遺伝子が含まれており、葉緑体を持続的に維持し、ほぼ無限の寿命を与えています。緑葉ウミウシは、藻類を食べて必要な葉緑体を摂取すると、クロロフィルを生成し続け、光合成を維持し、すべての栄養ニーズを満たすことができます。

エリシア・クロロティカ

太陽光発電ウミウシ、研究するには希少になりつつある

強力な光合成能力により、ウミギンバイカ科は植物らしい強情さも備えています。エゾウコギ科の背裂海甲虫（Elysia marginata）は、切断された頭部から光合成によって再生する能力を発達させた。体とつながっている小さな溝から頭部を自力で切り離すことができ、腹部の足の一部が頭部に保持されているため、這うことができる。約20日で、頭部は寄生虫のない新しい体を再生することができます。消化器系が発達する前、ウミウシは光合成によって栄養を得て、完璧な再生を遂げます。

背裂きウミウシは完全に新しい体を成長させる

(画像出典: 毎日のブリーフィング: ウミウシは新しい体を作るために自分の頭を切り落とす)

結論

食べたいときは、口を開けるだけで食べ物がやって来ます。家にいたいときは誰にも邪魔されません。食べなくても生きていけますし、生活のために急ぐ必要もありません。旅行したくなったら、ただ行けるんです。いつでもどこでも、無限のエネルギーで「旅」に出られます。体調が悪くなって弱くなったら捨てて新しいものに取り替えればいい…この小さなウミウシの幸せを羨ましく思いませんか？

編集者: Ying Yike

参考文献:

[1]Jensen K R. 仙舌後鰓類の行動適応と食性特異性[J].動物行動学、生態学と進化、1994年、6(1):87-101。

[2]Marín A、Ros J. 腹舌後鰓類の化学的防御：分類上の傾向と進化的意味[J]。 Scientia Marina、2004年、vol. 67、番号。補足1、p. 227-241、2004年。

[3] Händeler K、Grzymbowski YP、Krug PJ、他。後生動物細胞における機能的葉緑体 - 動物生命におけるユニークな進化戦略[J]。動物学のフロンティア、2009年、6(1):1-18。

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