自ら光り輝く生物たちの不思議
ハンク・グリーン氏：時には、自然は壮観なライトショーを映し出します。夏の夜のホタルの光景から驚くほど青い海岸まで、光輝く生き物たちはどこにでもいます。
しかし、光はエネルギーの一種であり、生物たちはエネルギーを無駄に消費したりはしません。ではなぜ彼らは光輝いているのでしょうか？
生物が光を放つときに発生する生物発光は、地球の歴史の中で別々に数十回ほど進化してきました。したがって、輝くことにはいくつかの利点があるはずです。彼らは決して綺麗というだけで、発光しているわけではないのです。
大人のホタルは、さまざまな種類のホタルが異なるパターンの閃光を発光することを利用し、仲間を見つけるために体を輝かせて正しい種のホタルを見つけます。
彼らは、細胞のエネルギー貯蔵分子ATPから酸素、エネルギー、およびルシフェリンと呼ばれる独特な化学物質を光に変換するルシフェラーゼと呼ばれるタンパク質を用いて発光します。
ホタルのルシフェラーゼタンパク質へのごく僅かな変化が、発光色の変化に関連し、黄緑色からオレンジ色、赤色に輝きます。
なぜ彼らは異なった色を放出するのでしょうか？ 1つの可能性として、異なる生息地の色と対照的に進化することで、仲間たちが彼らをはっきりと認識することができるということです。
おそらくあなたもTumblrやFacebookのフィードで見たことがあると思いますが、貝虫類と呼ばれるおもしろい防衛構造を持っている甲殻類のように、他の種類の生物たちも、異なるタイプのルシフェラーゼタンパク質を利用します。
魚が貝虫類を見つけたとき、彼らは「素敵なおやつを見つけた」と思うでしょう。
しかし、貝虫が飲み込まれた瞬間に魚はルシフェラーゼの束が噴出されることになるでしょう。これらの魚はとても小さく、お腹は透けているため、魚の胃は明るく青色に輝きます。これは、その魚を食べたいと望む大きな捕食者へのシグナルです。
魚は当然食べられることを望んでいないので、光輝く貝虫を吐き出して泳いでいってしまいます。
多くの人が魚がヒックとドラゴンのナイト・フューリーのように、輝く光を吐き出していると勘違いし、動画をシェアしているのを見かけますが、実際はそうではありません。貝虫が生き抜くために輝いているだけなのです。
海を光らせるプランクトン
海中でより強く輝いているヤコウチュウは動物でさえもありません。原生生物と呼ばれる種類の生物です。
ヤコウチュウはプランクトンとして海に浮かんでいます。しかし、このプランクトンは捕食者によって妨害されたり、荒波にあったりすると、自身のルシフェラーゼを活性化させます。
海が輝く理由は完全には明らかではありませんが、貝虫類の話と同様で、光輝くことによって、捕食者に食べられないようにしている傾向があります。
彼らが輝くとき、理由がなんであれ香港やモルジブのような場所では、岸辺の水を鮮やかな青色に変えることができます。
なによりも、類似した生物の多くとは異なり、これらの生物は人間にとって有毒ではありません。幸運であればその周りで泳いだりサーフィンすることは安全なため、青い光があなただけの輝く道のように見えるでしょう。
貝虫類のように光る海洋生物のほとんどは、水中を通るベストな方法として青い光を生成します。しかし、興味深いことに科学的に重要な例外があります。
クラゲの一種であるオワンクラゲは緑色に輝きます。
彼らはこれを実現するために、2つのタンパク質を利用しています。
1つ目が実際に青い光を発するイクオリンです。そして2つ目がGFPと呼ばれる蛍光を発するタンパク質で、エクオリンから放出されている青色が当たった時、そのエネルギーの一部を吸収し、その光のより低いエネルギー色である緑色を発光します。
しかし、なぜクラゲが青から緑に変わる特性を持って生まれてきたのかはまだ誰も知らず、研究者が観察しようとしない限り、オワンクラゲの生物発光を見るのは難しいため、それがなんのために役に立っているのかはわかりません。
クラゲがその光をなんのために使用しているのかわからないかもしれませんが、科学者たちは顕微鏡下で細胞構造を見せたりと様々なことにその特性を使用しています。
2008年にはGFPの発見者が、研究室で物体を照らす方法としてノーベル化学賞を受賞しました。
特にホタルから採集できるルシフェラーゼは、遺伝子を活性化するためにどのような条件が必要であるかを研究するのに役立っています。遺伝子をルシフェラーゼと置き換えるだけで、条件が満たされた時に発光するのを観察することができるでしょう。
これらの生き物は、自分自身を見えるように進化しただけではなく、彼らの輝くタンパク質は私たちの研究している生命をも可視化しています。
つまり、暖かい夏の夕方を美しく照らし出し、生物学と医学の進歩に役立っているホタルに私たちは感謝するべきなのです。
