植物だけじゃない！ 光合成ができる不思議な生物たち

葉っぱみたいなウミウシ

ハンク・グリーン氏：こんにちは、みなさん。ハンク・グリーンです。SciShowへようこそ。

みなさんはもうお気づきかもしれません。私はよく植物のすばらしさについてお話しますが、植物は絶えることがありません。なぜなら植物は独立栄養生物だからです。植物の根は太陽光の力をそのまま動力化したり、養分を作り出すことができるのです。感心してしまいますよね。ではなぜ動物にそれができないのでしょうか？

驚いたことに、動物のなかにもそれができるものがいるのです。最近過去何年かの間に研究者は、太陽光を利用してエネルギーを得ている動物を発見してきました。例えば、イースタン・エメラルド・エリシアというウミウシの仲間ですが、水に浮かんでいる葉っぱのような恰好をしています。

彼らはアメリカ東海岸沿いに生息しており、特定の種類の藻を食べて暮らしています。彼らと藻類の間に特別な関係があることは知られていましたが、最近になってこのウミウシは藻類の遺伝子を利用して光合成をしていることがわかりました。ウミウシが藻を食べて、光合成をする葉緑体を吸収するのです。

しかし実際に太陽光を科学的エネルギーに変化させるために、葉緑体を助ける特別なプロテインが必要になります。そのため、このウミウシは、そのプロテインを自分で作り出す遺伝子を藻類から得ることができるのです。

どのようにそれが可能なのかはっきりわかりませんが、彼らの子孫にもその遺伝子が伝えられているのははっきりと知られています。子供のウミウシは1年のうち2週間食事をすれば十分で、残りの日々はただ日光浴をしていればよいのです。

色によって違う？　不思議なアブラムシ

もう1つの光合成ができる動物は、ピイ・アフィドというアブラムシです。

これは周囲の環境により、生まれるとき、白かったりオレンジだったり、緑だったりします。明らかにおかしいのは、彼らのうちあるものは、生まれたときにすでに妊娠していたり、オスのなかでは生まれながらに口がないために、交尾をした後、飢餓ゆえに死んだりするものがいることです。

そのため、ピイ・アフィドが自分のカロテノイドを作り出すことができることを発見したとしてもそこまで驚くに値しないでしょう。カラフルな化合物で、植物や菌類や藻類が光合成をするときに必要となります。

それは植物などが光を更によく吸収し、葉緑素分子を保護する助けとなります。それにより光合成が可能となるわけです。

動物にもカロテノイドが必要です。みなさんがご存じなのは、ベータカロチン、前駆物質ビタミンAなどです。動物がそれらを得るには、それらを作り出している植物を食べる必要があります。しかしピイ・アフィドはどのようにしてか、自分でカロテノイドを作り出す遺伝子を手に入れることができました。

科学者は、その色にもよりますが、ピイ・アフィドが太陽光を使ってアデノシン三リン酸（ATP）を生産できるということを発見しました。それは植物が光合成をするときに生み出すのと同じ、エネルギーを持った分子で、我々は食物を代謝するときに生み出します。

研究者は緑色のアブラムシは白いものよりもずっと多くのATPを生産し、オレンジ色のアブラムシは暗闇に入れられているときよりも日光に当たっているときのほうがより多くのATPを作り出すことを発見しました。本当におかしいですよね。しかしこれよりもっと怪奇な生物がいるのです。

光合成ができる唯一の脊椎動物

ファイアー・サラマンダーというサンショウウオは東アメリカとカナダに生息しています。これは初めて、そして今のところ唯一の光合成ができる脊椎動物です。

2010年に科学者はこのサンショウウオの全身の細胞に、葉緑素を持った藻が含まれていることを発見しました。藻を含んだ細胞は近くの細胞を助ける働きをしていることもわかっています。

繰り返すようですが、誰もどのようにこの関係が始まったのか、詳しく知る人はいませんが、この藻はサンショウウオの受精卵に初めて見られるのです。

可能性として考えられるのは、胎芽がちょうど大きくなって排泄をすることにより、卵中の藻類に養分を提供し、卵が藻でいっぱいの環境を作り出すことができるのでしょう。そして藻は胎芽が初めて神経システムを構築する際、その体内に入り込み、一生涯をともにするのです。

これは本当に目を見張ることです。なぜなら、脊椎動物の免疫システムは通常、細胞に入り込もうとする外部の物質を破壊するようにできているからです。しかしこのサンショウウオと藻は運命共同体なのです。

どんな規則にも例外があることを知るのはいいものですよね。今日は光合成をする3種の動物について知ることができましたが、これがどのように可能なのかわかるようになったら、人類もそれに続くことができるようになるかもしれませんよ。

見ていなさい、植物よ！　自分たちがナンバーワンだと思っていたらあぶないぞ。