色を使って身を守る？ 海藻の＜構造色＞が保護色や警告色として作用している可能性を発見
神戸大学内海域環境教育研究センターの川井浩史特命教授と北海道大学室蘭臨海実験所の本村泰三名誉教授は、紅藻の1種であるカギケノリの頂端付近の組織が褐藻のクジャクケヤリやオパールと同様のメカニズムで構造色を示していることを発見しました。
また、この研究ではカギケノリは構造色をもたらす光屈折小体に含まれるビロモフォルムなどの有機ハロゲン化合物が、摂食忌避物質として利用し、構造色が警告色といて作用している可能性も示されています。
この研究成果は5月6日にイギリス藻類学会誌「European Journal of Phycology」に掲載されました（論部タイトル：Structural colour in Asparagopsis taxiformis (Bonnemaisoniales, Rhodophyta) and its possible role in communicative functions）。
様々な生物で見られる＜構造色＞とは？
シャボン玉やCDなどの表面で見られる虹色は、表面のナノスケールの微細な構造による光の干渉や回折によって生じるもので「構造色」と呼ばれています。
生物における構造色はタマムシの翅やクジャクの羽根など、様々な分類群で知られていますが、その多くは有性生殖の外敵からの防御や生物同士のコミュニケーションに役立っていると考えられています。
一部の海藻でも構造色を示す種がいることが知られていましたが、そのメカニズムや機能については多くが謎とされており、特に生物間のコミュニケーションに関する機能についてはほとんど議論されてこなかったようです。
様々な色を呈する海藻
すべての海藻は葉緑体に緑色の光合成色素であるクロロフィルを含んでおり、緑藻は陸上の植物と同様に緑色を呈しますが、別の海藻のグループである紅藻は大量に含まれるフィコビリンにより紅色を、褐藻はフコキサンチンにより黄褐色を示します。
川井特命教授らは昨年、褐藻のクジャクケヤリが示す緑色の構造色が、外敵に対する防御に関係している可能性を指摘。今回、進化的には褐藻と遠く離れた紅藻の1種であるカギケノリも、藻体の成長部位である先端付近では青色の構造色を示すほか、藻体のそのほかの部分も紅藻本来の紅色ではなく白っぽい外観を示すことを発見しました。
また、光学顕微鏡や電子顕微鏡を用いた詳細な観察により、この構造色が線細胞内の光屈折小体と呼ばれる小胞に含まれる微小な顆粒が、均質かつ密に配置することにより生じていることを解明。このメカニズムはクジャクケヤリの構造色とも共通しているほか、オパールも同じメカニズムで虹色に輝いて見えることが知られています。
海藻は構造色で身を守っている？
カギケノリは、線細胞に含まれる光屈折小体にブロモフォルムなどの有機ハロゲン化合物を含むことが知られています。
この化合物は非常に高い反応性を持ち、浸透圧や熱のストレスで光屈折小体が破壊されると、極めて短時間で線細胞だけではなく周囲の細胞も破壊。海藻を摂食する魚などに対しては有害物質として味覚嫌悪を引き起こすと考えられています。
さらに、この味覚嫌悪を鮮やかな構造色と組み合わせることで、警告色として外敵に対する防御の役割を果たしている可能性が考えられているようです。
一方、光屈折小体は藻体の他の部分では白っぽい外観を呈し、藻体や生殖細胞の紅色を隠す作用があるとか。そのため、視覚により索餌をする藻食魚や節足動物などに対して保護色として機能している可能性が考えられています。
暖かい海には構造色を示す海藻が多い
さらに2024年、川井特命教授らにより報告された褐藻のクジャクケヤリの藻体頂端部分の同化系で構造色をもたらしているインデッセントボディーも、内部に反応性が高い物質を含んでおり、この構造が壊れるときわめて短時間で細胞全体が破壊されることを新たに報告。カギケノリの光屈折小体と同様に藻食動物に対する摂食忌避に役立っている可能性が示されました。
また、亜熱帯・暖温帯に多くの藻食魚が生息していますが、これらの海域ではカギケノリ以外の紅藻のアヤニシキやトサカモドキ属、褐藻のアミジグサ属やシワヤハズなど構造色を示す海藻が多く見られるといいます。加えて、これらの種にはテルペン類やフロロタンニンなどの藻食動物に対する摂食忌避物質を含んでいるものが多く含まれているようです。
さらに、浸透圧ショックや熱などの環境ストレスによって、容易に障害を受ける種が多いことからカギケノリのように細胞内にハロゲン化合物などの高い物質を含んでいる可能性が指摘されています。
今後の研究に期待
今回の研究はこれまで動物や陸上の植物に知られていた「色による警告」や「カモフラージュ」など、生物間のコミュニケーション機能が海藻にもあることを明らかにしました。
今後の研究で構造色を持つ海藻を対象とした、摂食行動や環境応答に関する研究が発展していくことが期待されています。
（サカナト編集部）