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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

さかなが みつからない ふかい うみの そこで、ヨコエビは なにを たべるの?

魚が見つかっていない海の底に、木を分解する酵素をもつヨコエビがいた ── マリアナ海溝の深さと生きもの

マリアナ海溝・チャレンジャー海淵と魚の深さの限界 ── TMAOの推定と、高圧下で働くヨコエビの酵素

分野:生きもの

うみの そこで いちばん ふかい ところは、1まん メートルを こえます。ところが、さかなは 8000メートルあたりより ふかい ところでは、みつかって いません。

さかなが いない その そこには、なにが いるのでしょう。さかなが とまる ふかさの わけと、いちばん したに すむ ヨコエビの くらしが わかります。

地球でいちばん深い海の底、深さ約10,900メートルでは、魚が見つかっていません。魚の観察記録は、いちばん深くても約8,300メートルあたりまでです。

では、魚がいないその先の底には、何がいて、何を食べているのでしょうか。魚が止まる深さについて考えられている理由と、高圧の底でむしろ働きが上がる、木を分解する酵素をもつヨコエビの暮らしが分かります。

チャレンジャー海淵(マリアナ海溝)は約10,900mとされるが、魚の観察記録は最深でも8,336m(伊豆・小笠原海溝)で、底までは約2,500m(異なる海溝どうしの概算)残る[4]。魚は約8,200〜8,400mより深いところでは、体内にTMAOを十分ためられなくなると推定されている[4]。

では、魚が見つかっていない底には何がいるのか。底で捕れたヨコエビが、1,000気圧級の水圧でむしろ活性が上がる酵素で木を分解していること、深さの測定値が一つに決まらないことが分かる。

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1. いちばん ふかい ところは、なんメートル?

1. 海の底の深さは、測り方や年で数字が変わる

1. 最深部の公表値 ── 10,994m±40mと10,935m±6m

マリアナ海溝かいこうは、うみの そこに ある、とても ふかい みぞです。その いちばん ふかい ところを、チャレンジャーかいえんと いいます。

ふかさは、はかり方や 年が ちがうと、すこし ちがう 数字に なります。2010ねんの ソナー(おとを つかう そくてい)では、10994メートル(プラスマイナス 40メートル)でした[1]。2020ねんに 人が のって もぐった ときの データから、10935メートル(プラスマイナス 6メートル)と すいていされました[8]。

ちがいは 59メートル。25メートルの プールを 2つ ならべた より、すこし 長い はばです。ただし プールは よこの 長さで、ほんとうの ちがいは たての ふかさです。

ひとつの 数字には きまって いません。この きじでは、まるめて 10900メートルほど と よびます。そんな ふかさの そこは、どんな ところでしょう。

10,994mと10,935m

マリアナ海溝は、太平洋の海底にある深い溝で、いちばん深い場所がチャレンジャー海淵です。ところが、その深さを調べた資料を並べると、数字が少しずつ違います。

2010年のソナー測量では、最大深度は10,994m(プラスマイナス40m)と推定されました[1]。2020年に人が乗った潜水艇(Limiting Factor号)で潜ったときのデータから、10,935m(プラスマイナス6m)と推定されています[8]。差は59mで、25mプールを2つ並べた長さより少し長いほどです。

測り方や測った年が違うと、値も変わります[1]。10,911mという数字も使われることがあります。この記事では、細かい数字が必要なとき以外は「約10,900m」と丸めて書きます。

そんな深さの底は、どんな場所なのでしょうか。

チャレンジャー海淵の深さは「約10,900m」と丸めて語られるが、測定値は一つに決まっていない。2010年のソナー測量では最大深度が10,994m±40mと推定され、2020年の有人潜水艇Limiting Factorのデータからは10,935m±6mと推定されている[8]。表記された誤差の幅どうしも重ならず、中心値の差は59mある。

差の原因は、測定法と測った年の違いとされる[1]。10,911mという数字もよく引かれるため、深さを書くときは出典と測った年をそろえる必要がある。このメモでは、深さが主題でない箇所は「約10,900m」と丸める。

では、それほどの深さの底には、どれだけの水圧がかかるのか。

2. そこでは、どれくらい おされるの?

2. 底に届く水圧は、1,000気圧を超える

2. 水圧約110MPaと、6,000mから始まるハダル帯

そこでは、水圧すいあつが とても 大きく なります。水圧すいあつとは、水が おす ちからの ことです。1000気圧きあつを こえると いわれます[2]。

つめの 大きさ(1平方センチメートルくらい)に、およそ 1トンの おもさが のる けいさんです。小さな くるま 1だいぶんほどです。ただし、これは けいさんで 出した めやすです。

6000メートルより ふかい ところは、ハダルたいと よばれます。ギリシャしんわの めいかいの 神、ハデスから 名前が つきました[2]。

こんなに おされる ばしょで、さかなは どこまで いけるのでしょう。

1cm²に約1トン

水の深さが増えるほど、水圧も増えます。チャレンジャー海淵の底では、水圧が1,000気圧を超えるとされます[2]。1気圧は、地上で空気が押す強さのことです。

1気圧を1cm²あたり約1kgの重さとして計算すると、約1,100気圧は、つめ1枚ぶん(約1cm²)に約1.1トンがのる計算です。小型の自動車1台ぶんほどになります。ただし、これは換算で出した目安です。

6,000mより深い「ハダル帯」

水深およそ6,000mより深い、海溝などの領域は「ハダル帯」と呼ばれます。名前は、ギリシャ神話の冥界の神ハデスに由来します[2]。

そんな水圧の中へ、魚はどこまで入っていけるのでしょうか。

底の水圧は1,000気圧を超え、約110MPa(1,100気圧)に達する[2]。1気圧を約1kgf/cm²と見れば、1cm²あたり約1.1トン重の計算になる。換算にもとづく目安である。

水深およそ6,000mより深い海溝などの領域は、ハダル帯(超深海帯)と呼ばれる。ギリシャ神話の冥界の神ハデスに由来する名である[2]。ここまで深くなると、魚がどこまで行けるのかが問いになる。

3. さかなは、どこまで ふかく いける?

3. 魚はどこまで深くすめるのか ── 日本の近くの海溝で記録が書きかわった

3. 魚の最深記録 ── マリアナスネイルフィッシュと2023年の8,336m

2017ねん、「マリアナスネイルフィッシュ」という さかなが、あたらしい なかまとして 発表されました。マリアナ海溝かいこうの 6898〜7966メートルから、37ひきが とれました[3]。カメラには、8178メートルまで すがたが うつりました[3]。

2023ねんには、日本と オーストラリアの チームが、いず・おがさわら海溝かいこうの 8336メートルで、おなじ なかまの さかなを さつえいしました。さかなを さつえいした きろくが 158メートル ふかく なりました[4]。

それでも、10900メートルの そこまでは、あと 2500メートルほど あります。ただし、ちがう 海溝かいこうの 数字を くらべた おおまかな はなしです。

どうして、さかなは そこから さきで みつからないのでしょう。

見つかった魚の記録

2017年、マリアナ海溝から「マリアナスネイルフィッシュ」という魚が新種として報告されました。6,898〜7,966mから37匹が採集され、カメラ付きの罠の映像では8,178mまで姿が確認されています[3]。採集の最深と映像の最深は別の数字なので、混ぜないようにします。

日本の近くの海溝で、記録が更新された

2023年、日本とオーストラリアのチームは、伊豆・小笠原海溝の8,336mで、クサウオ科の魚(マリアナスネイルフィッシュと同じPseudoliparis属)を撮影しました。それまでの8,178mより158m深く、魚の最深記録の更新です[4]。

それでも、約10,900mの底までは、まだ約2,500m残ります(別の海溝どうしの数字を比べた、おおまかな差です)。魚は、なぜそこから先で見つかっていないのでしょうか。

マリアナ海溝の魚としては、2017年に新種記載されたマリアナスネイルフィッシュ(Pseudoliparis swirei)がいる。6,898〜7,966mから37個体が採集され、罠のカメラ映像では最深8,178mまで観察された[3]。採集の最深(約7,966m)と映像の最深は別の数字で、混ぜると記録を取り違える。

この映像の記録を、2023年に日本とオーストラリアのチームが更新した。伊豆・小笠原海溝の8,336mで、同じPseudoliparis属のクサウオ科の魚を撮影し、158m深くなった[4]。

ただし、8,336mは映像のみの記録で、チャレンジャー海淵ではなく別の海溝の数字である。それでも約10,900mとの差は約2,500m(異なる海溝どうしの概算)残る。なぜ、魚はそこから先で見つかっていないのか。

4. さかなが とまる ふかさには、わけが ある?

4. 魚が止まる深さには、体の中の分子TMAOが関わると考えられている

4. 魚の深度限界とTMAO ── 8,200〜8,400mという推定

ふかい うみの さかなは、TMAOという ぶんしを からだに ためて います。TMAOは、からだを つくる タンパクしつを、水圧すいあつから まもる ぶんしです。「おまもり」の ような ものと 思って ください。

ふかい ところに すむ さかなほど、筋肉きんにくの TMAOが おおいと わかって います[4]。

けれども、TMAOを からだに ためられる りょうには、かぎりが あります。8200〜8400メートルより ふかいと、たりなく なると 考えられて います[4]。ただし、これは すいていで、きまった 答えでは ありません。ほんとうの しくみは、もっと こまかい はなしです。

では、さかなの いない そこには、だれが いるのでしょう。

TMAOは、タンパク質を水圧から守る

深い海の魚は、TMAO(トリメチルアミンN-オキシド)という分子を体にためています。TMAOは、タンパク質を圧力から守る分子と説明されます。深くにすむ魚ほど、筋肉のTMAOが多いことが分かっています[4]。

Yanceyらの2014年の研究は、カーメデック海溝の7,000mにすむクサウオ科の魚の筋肉に、1kgあたり386ミリモル(物質の量の単位)のTMAOがあると報告しました。そして、体の中の濃さが海水と同じになる深さを、計算から約8,200mと予測しました[5]。

限界は、推定された深さ

ロンドンの自然史博物館の2023年の解説は、この予測を幅をもたせて8,200〜8,400mとし、そのあいだで、魚は十分な量のTMAOをためられなくなると推定されています[4]。8,400〜11,000mでは、魚は見つかっていないとされます[5]。

ただし、これは「そこでは生きられないだろう」という推定で、決まった答えではありません。新しい記録が出れば、この推定と見くらべることになります。

では、魚がいない底には、何がいるのでしょうか。

深海魚の体内には、タンパク質を圧力から守る分子TMAO(トリメチルアミンN-オキシド)がたまる。深い所の魚ほど、筋肉のTMAOが多いことが知られている[4]。深くなるほど、体にためるTMAOを増やす必要がある、と読める。

Yanceyらの2014年の研究は、カーメデック海溝の7,000mにすむクサウオ科の魚の筋肉にTMAOが386mmol/kgあることを示し、体液の浸透圧が海水と等しくなる深さを約8,200mと予測した(一点の値)[5]。ロンドン自然史博物館の2023年の解説は、予測に幅をもたせて8,200〜8,400mとし、そのあいだで、魚は十分な量のTMAOをためられなくなると推定している[4]。

この推定の先にあたる8,400〜11,000mでは、魚は見つかっていない[5]。ただし「ためられなくなる」は推定であり、その先に魚がいないと証明されたものではない。

では、魚が止まる深さの先、底には何がいるのか。

5. いちばん ふかい そこには、ヨコエビが いた

5. いちばん底で見つかったのは、魚ではなくヨコエビだった

5. 底にすむヨコエビ ── Hirondellea gigasの採集

チャレンジャーかいえんの そこ(10900メートルほど)には、ヨコエビが すんで います。ヒルンデレアの なかまで、学名は Hirondellea gigas です[6]。

2009ねんに つかわれた「アシュラ」は、カメラが ついた そうちです。うみに おとして つかい、えさを おいた わなで いきものを あつめます。この わなで、ヨコエビが 185ひき とれました[6]。

そんな そこで、ヨコエビは なにを たべて いるのでしょう。

落とす装置で、底のヨコエビを集めた

チャレンジャー海淵の底(約10,900m)には、Hirondellea gigas というヨコエビがすんでいます。ヨコエビは、海にすむ小さな甲殻類です。

2009年に使われた「ASHURA(アシュラ)」は、深さ1万1,000mまで対応する落下式の採集装置で、カメラが付いています。えさを入れた罠をつけて降ろしたところ、ヨコエビが185匹捕れたと発表されています[6]。

そんな底で、ヨコエビは何を食べているのでしょうか。

チャレンジャー海淵の底(約10,900m)にすむのは、ヨコエビの一種Hirondellea gigasである。2009年に使われたASHURAは、1万1,000m級の落下式採集装置(カメラ付き)で、えさの罠で185匹が捕れた[6]。

魚の観察記録の先にあたる底で、代わりに採れるのがこの甲殻類である。何を食べて暮らすのかが、次の問いになる。

6. ヨコエビは、木を たべる ちからを もっていた

6. 木を分解する酵素は、1,000気圧でむしろよく働いた

6. 高圧下で活性が上がる酵素 ── セルラーゼHGcel

ヨコエビの からだから、木に ふくまれる セルロースを ばらばらにする酵素こうそが みつかりました。セルラーゼという 名前です[7]。かわいた 木に この酵素こうそを はたらかせると、35度で ぶどうとうが できました[7]。

おどろくのは、水圧すいあつの 下での はたらきです。1000気圧きあつほどの 水圧すいあつと 2度の ひくい 温度(チャレンジャーかいえんと おなじ じょうけん)では、この酵素こうその はたらきが、かえって つよく なりました[7]。

うみの うえから しずんで くる 木や 草を、えいように して いると 考えられて います[6]。そこでの くらしには、まだ わからない ことも たくさん あります。

木の成分を分解する酵素

研究チームは、このヨコエビの体から、セルラーゼという酵素(HGcel)を見つけました。セルラーゼは、木にふくまれるセルロースなど、植物のかたい成分を分解する酵素です。乾いた木に作用させると、35℃でグルコース(ブドウ糖)ができました[7]。

水圧が高いと、むしろよく働く

おどろくのは、水圧の中での働きです。チャレンジャー海淵と同じ条件(水圧100メガパスカル、2℃)にすると、この酵素の働きは上がりました[7]。100メガパスカルは、約1,000気圧にあたります。

海の上から沈んでくる植物を、ヨコエビは栄養にしていると考えられています[6]。ただし、これはこの酵素の研究から考えられていることで、底での食べ物のすべてが分かったわけではありません。

高圧・低温でも働きが上がる酵素をもつヨコエビは、魚が止まる深さの先で、沈んでくる植物を栄養にして暮らしているようです。

このヨコエビは、木にふくまれるセルロースなど植物の成分を分解する酵素セルラーゼ(HGcel)を持つ。乾いた木にこの酵素を作用させると、35℃でグルコースができた[7]。注目されるのは圧力下での働きで、水圧100MPa・2℃というチャレンジャー海淵相当の条件で、酵素の活性は上がった[7]。深海の高圧が、酵素にとって単なる負担とは限らない一例である。

研究チームは、海の上から沈んできた植物をこのヨコエビが栄養にしていると考えている[6]。35℃は木からグルコースを作ったときの条件で、海底の水温ではない。木が唯一の食べ物とまでは言えず、底での食べ物の全体像はこれからの課題だ。

魚が止まる深さの先にも、別の生きものが別の方法で暮らしている。

7. かみに 8キロと 11キロの ふかさを かいて みよう

7. 紙に「8kmと11km」の深さを描いてみよう

7. 出口 ── 8kmと11kmの深さを紙に描き比べ、資料を読みに行く

かみに、たてに せんを 1ぽん ひきます。うえの はしが うみの ひょうめんです。1センチを 1キロメートルと して、8センチの ところに「8キロ」、11センチの ところに「11キロ」と かきます。チャレンジャーかいえんの ふかさは、およそ 11キロメートルです。

さかなが みつかる ふかさの かぎりは、8キロメートルあたりと いわれます。2つの しるしの あいだの 3センチぶんに、なにが いるのか、かんがえて みましょう。

日本の ちかくの 海溝かいこうでも、さかなの きろくが かわりました。ほかの 海溝かいこうには、どんな さかなや ヨコエビが いるのか、きに なったら ずかんや はくぶつかんで しらべて みてください。

紙に縦線を1本引きます。上の端が海面です。1cmを1kmとして、8cmのところに「8km」、11cmのところに「11km」と書きます。チャレンジャー海淵の深さは、およそ11kmです。

魚が見つかっている深さの限界は、8,200〜8,400mあたりと推定されています。2つの印の間の約3cmぶんに、何がいるのかを考えてみます。

日本の近くの海溝でも、魚の最深記録が書きかわりました。ほかの海溝には、どんな魚やヨコエビがいるのか、気になったら図鑑や博物館の展示で調べてみてください。

紙に縦線を引き、同じ縮尺で8kmと11kmの深さに印をつけてみる。魚の観察記録の限界(約8,200〜8,400m、推定)と、チャレンジャー海淵の深さ(約10,900m)の差を、目で比べられる。2つの印の間に何がいるのかを考えると、次に調べたい問いが見えてくる。

資料を読むなら、記録更新の経緯はロンドン自然史博物館のニュース[4]、底のヨコエビの採集はJAMSTECの2012年のプレスリリース[6]、酵素の実験はPLoS ONE 2012の論文[7]が原典である。いずれも英語だが、数字と条件がそのまま書かれている。深さの数字が資料ごとにどう違うかを見比べるのも面白い。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

出典について:NASAの地球観測の解説、2020年の潜航の論文、ロンドン自然史博物館とワシントン大学の発表、JAMSTECのプレスリリース、学術論文を使った。何に使ったかは、それぞれの項目の最後に書いている。

  1. NASA Earth Observatory「New View of the Deepest Trench」。https://science.nasa.gov/earth/earth-observatory/new-view-of-the-deepest-trench-77640 (2010年の10,994m±40mについて)
  2. Hadal zone(Wikipedia)。https://en.wikipedia.org/wiki/Hadal_zone (水圧とハダル帯の名前について。二次資料)
  3. University of Washington News「There's a deeper fish in the sea」(2017年11月28日)。https://www.washington.edu/news/2017/11/28/theres-a-deeper-fish-in-the-sea/ (マリアナスネイルフィッシュの採集と映像の深さについて)
  4. Natural History Museum「Deepest ever fish filmed」(2023年4月)。https://nhm.ac.uk/discover/news/2023/april/deepest-ever-fish-filmed-depth-8336-metres.html (8,336mの記録とTMAOによる深さの推定について)
  5. Yancey et al. 2014, PNAS(深海魚のTMAOと深さの限界)。https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3970477 (筋肉のTMAOの量と、約8,200mという予測について。論文の抜粋にもとづく)
  6. JAMSTEC プレスリリース(2012年8月16日)。https://www.jamstec.go.jp/e/about/press_release/20120816/ (底のヨコエビの採集と、植物を栄養にする考えについて)
  7. PLoS ONE 2012「Hirondellea gigasのセルラーゼ」。https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3419748/ (木を分解する酵素と、高圧での働きについて)
  8. 2020年のLimiting Factor号の潜航データにもとづく最深部の推定を報告した論文(Deep-Sea Research Part I)。https://www.sciencedirect.com/science/article/am/pii/S0967063721001813 (10,935m±6mという推定について)

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