タイトル: "光合成を行う海のウミウシの奇妙で素晴らしい世界 - マイケル・ミドルブルックスのTEDトーク"
要約:
この記事では、マイケル・ミドルブルックス氏のTEDトーク「光合成を行う海のウミウシの奇妙で素晴らしい世界」について紹介します。彼は光合成を行う海のウミウシについての驚くべき発見と研究成果を共有しています。
ミドルブルックス氏はまず、ウミウシが光合成を行うという普通では考えられない能力について説明しています。通常、光合成は植物や藻類などの光合成生物が行うものとされていますが、ウミウシは自身の体内に光合成を行う藻類を共生させ、エネルギーを得ることができるのです。
さらに、ミドルブルックス氏は光合成を行うウミウシの多様性についても触れています。彼の研究では、さまざまな種類のウミウシが異なるタイプの藻類を共生させ、それぞれ固有の色や形態を持っていることがわかりました。この多様性は、ウミウシが環境に適応するための進化の結果であり、生態系のバランスにも影響を与えています。
さらに、ミドルブルックス氏はウミウシの光合成能力が環境問題の解決にもつながる可能性を指摘しています。ウミウシが光合成によって二酸化炭素を取り込み、酸素を放出することは、地球温暖化や海洋酸性化といった環境問題の緩和に寄与する可能性があります。
この驚くべき発見は、私たちが生命の多様性と進化の不思議さを再認識する機会となります。光合成を行う海のウミウシは、自然界の中で独自の存在感を放っており、私たちにとっても学びの場となるでしょう。
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今日はウミウシと太陽光発電についてお話します。 私の経歴と仕事 -- 私は無脊椎動物の動物学者です。 つまり、無脊椎動物は背骨を持たない動物です。 つまり、これは実際には地球上のほとんどの動物です。 昆虫から貝、海綿、虫まで多岐にわたります。 そして、 今日は話す時間がありませんが、他にもたくさんのことがあります。
私たちの地球上で利用できる生物学的エネルギーのほとんどは、 最終的には太陽から来ています。 これが太陽エネルギー、生物エネルギーに変換されるプロセスが 光合成です。 これは植物の働きとしてよく知られているのではないでしょうか。 そして、私たちが食べるすべての食べ物は、最終的には光合成によって得られ、 私たちは植物を直接食べるか、植物を食べる動物を食べるかのどちらかです。 そして、すべての動物が持つすべてのエネルギーはまさにそこから来ています。
しかし、それをなんとか回避し、 自ら光合成を行うようになり 、太陽からのエネルギーを捕捉し、 それを生物学的エネルギーに変換できる動物がいくつかいます。 したがって、植物と同じように、日光から二酸化炭素を取り込み、 糖と酸素に変換します。
この最も良くて最も有名な例はサンゴです。 ここで見ている写真は、 エジプトの紅海 とキューバのサンゴ礁で採取したいくつかのサンゴです。 今日紹介する写真はすべて私が撮った写真です。 現場から写真を入手したら、 興味があれば場所をそこに載せます。 研究室からの写真にはそのようなラベルは付けられません。 それらには黒い背景が付いています。 サンゴは、褐虫藻と呼ばれる単細胞藻類との特別なパートナーシップ、つまり共生のおかげで光合成を行うことができます。 藻類はサンゴの細胞内に生息し、太陽光を捉えてサンゴに糖分を供給します。 したがって、事実上、私たちは光合成動物を持っています。
これは珍しいことです が、実際にはかなり多くのサンゴ とその近縁種で発生しており、 他のかなりの数の動物でも同様に発生します。 したがって、これは一部の海綿動物や 扁形動物、さらには イソギンチャクやクラゲなどのサンゴに近縁な他の動物にも見られます。
これは逆さまのクラゲです。 これは、先ほどのサンゴと同じように褐虫藻を体内に持ち、光合成を行うことができる生物です。 つまり、この動物は世界中の浅いマングローブのような場所に住んでいて、ただ底に横たわって日光を捉えているのです。研究室に数匹飼っていて、教育用に使っていますが、実際に餌を与える必要はありません。水槽用のライトで光を当てているだけで、何匹かは2年間そこに置いておくことができました。そして、私は無脊椎動物学のコースでそれらを使用しています。
サンゴの 方が有名かもしれませんが、私はクラゲが好きです。 クラゲが素晴らしいのは、クラゲの触手を 顕微鏡で見ることができ、 その過程を見ることができるからです。 これは、逆さまのクラゲ カシオペアの触手から採取した褐虫藻の顕微鏡写真です。 そして私はタンパにある自分の研究室でこれを行いました。そして、私たちが見ているこれらの小さな金茶色の球体はすべて、それらのそれぞれが藻類の細胞の1つです。したがって、それらはそこに非常に密にロードされます。そこにはたくさんあります。したがって、これらの動物はそのようにして光合成を行うことができます。 したがって、典型的な動物の行動をとらない 動物がいることは非常に注目に値します。クラゲは今でも餌を食べることができ、野生でも餌を食べます。 しかし、彼らはエネルギーのほとんどを太陽から得ることができます。 素晴らしい。
私は主に軟体動物と呼ばれる生物のグループを研究しています。 軟体動物は、その殻や、場合によっては食べ物として、おそらく何の理由もなく馴染みのある人もいるでしょう。 したがって、これらにはカタツムリや二枚貝などの動物が含まれます。また、タコやイカなどの奇妙なものについても、今日は説明する時間がありません。しかし、軟体動物は驚くほど多様なグループです。彼らは、昆虫のおかげで節足動物に次いで地球上で 2 番目に多様性に富んだ動物群です。しかし、体の形の多様性という点で言えば、実際には軟体動物が最も多様で、米粒よりも小さいものまでさまざまであると私は主張します。 絶対に巨大な巨大イカまで。
そして私たちの軟体動物の中でも光合成が行われています。 つまり、これは巨大なハマグリです。 彼らは幻想的に美しい動物です。 彼らは主にインド太平洋の熱帯のサンゴ礁に住んでいます。 巨大と言っても範囲はあります。 それほど大きくない種もあります が、非常に巨大で美しい種もあります。 そして、これらのいくつかで見られる色の多くは、 それらの共生藻類に由来しています。 彼らは、私たちがサンゴ内で見たのと同じ褐虫藻を持っています。 残念ながら、シャコ貝を野生で見るのはかなり困難です。 人々がその大きな殻を欲しがり、それも食べられるため、多くの地域で乱獲されています。 それも非常に興味深い共生です。
しかし、私が最も興味があるグループは腹足類と呼ばれるものです。 腹足類はカタツムリとナメクジです。 つまり、あなたがよく知っている典型的な庭のカタツムリや、 ビーチを訪れて集めた貝殻の多くは 腹足類に由来します。つまり、これは非常に多様な軟体動物のグループです。種の数の点で最も多様な軟体動物のグループです。かなりの数です。そしてそれらは非常に興味深いものです。ここでさらに詳しく説明する時間があればよかったと思います。真ん中にいるのは、地球上で最も有毒な動物のひとつであるイモガイです。そしてまた...多くの生物医学研究の対象でもある その毒の可能性を研究しています。
しかし、私の本当の情熱はナメクジです。 私の一番好きなことは、熱帯のサンゴ礁でスキューバ ダイビングに行き 、ウミウシを探すことです。 そして、ウミウシは、究極的には、あるいはどんなナメクジでも、 進化の過程で殻を失ったカタツムリです。 つまり、ナメクジはカタツムリから殻を除いたものですよね？ そして、これは何度も起こりました。 これは単一の進化的な出来事ではなく、 何度も繰り返し発生したものでした。 そのため、 進化の過程で殻を大幅に縮小または喪失した、無関係なカタツムリのグループが複数存在します。 いくつかの 多様性を示すために、ここではそのうちのいくつかを示します。 これにはヘッドシールドのスラグも含まれます。 ナメクジのほかに、肺に生息するナメクジや空気を吸うナメクジもいます。 それらは庭に現れて 、あなたに多大な不快感を与えるかもしれません。
さて、私が生計を立てているナメクジの研究を人々に話すときに 受ける最も一般的な質問は、「なぜそんなことをするのですか？」です。 なぜナメクジを研究するのか？ 何でもできます。 なぜそんなことをするのですか？」 そして、これを皆さんに説明する最善の方法は、話すことではなく、 見せることだと思います。
そこで、私が旅行中に出会ったナメクジをいくつか紹介します。 彼らは本当に奇妙だ。 幻想的に美しいですね。 彼らはとても奇妙なことをします。 これらの動物には本当に興味深い生物学がたくさん起こっています。 そして、私たちが知らないことがたくさんあります。 多くのナメクジ について書かれた唯一の科学論文は種の説明だけです。 そして、まだ説明されていないものもたくさんあります。 そのため、私たちには学ぶべきことがたくさんあり、知らないことがたくさんあります。 それはとてもオープンで、私にとってとても魅力的です。
さて、海にはたくさんの種類のナメクジがいます。 それはすでにお見せしました。 これからお話しする2つのグループがあります。 そのうちの 1 つのグループはおそらく最も有名であり 、種の総数の点で確かに最も多様であるのは ウミウシです。 そして、その名前の「ヌーディ」は裸を意味します が、「ブランチ」はエラを意味します。 つまり、これらの動物に見られる羽毛の房のことを指します。 彼らは美しく、多様性があり、興味深い、 そして肉食動物です。 彼らは他の動物を食べます、ほとんどはナメクジですよね、 だから物を追いかけているわけではありません。 彼らは他の遅いものを食べます。 それで時々他のナメクジが、 彼らはまた、スポンジのようなものや、場合によってはイソギンチャクなど のサンゴの親戚も食べます 。 そして、そのようなウミウシの一部は 、先ほど話した褐虫藻を 自分の細胞の中に取り込み、 光合成を行うことができます。 したがって、彼らは光合成を盗みます。 彼らは優秀な盗賊だ。 中にはクラゲやイソギンチャクから刺胞を盗み 、自らの身を守るために利用するものもいます。 本当に素敵。
これは私のお気に入りのナメクジのグループです。 サコグロッサンウミウシたちです。 彼らは泥棒でもあります。 お気づきかもしれませんが、それらは緑色ですよね？ 迷彩のために緑色になっているものもある が、多くはまったく異なる理由で緑色になっている。 これらのナメクジは草食動物で、 特別な小さな歯を 1 つ持っており、 藻類に小さな穴を 1 つ開けるだけで、 その中の内容物を飲み出します。 そして、彼らはそれらのコンテンツの一部を取得し、それを消化します。 しかし、他の葉緑体は 植物の光合成を可能にする植物細胞内の細胞小器官であり、 ナメクジはそれらを取り込んで自分の細胞の中に貼り付けます。 そして光合成をするようになります。 私たちはこれを折れ形成術と呼んでいます。 「Klepto」は盗むという意味で、「plasty」は葉緑体と同じですよね？ それで彼らは葉緑体を盗んだのです。 そして、これらのナメクジはさまざまで、 数日間しかこれを行うことができないものもあり ますが、何ヶ月もこれを行うことができ、ライフサイクル全体を完了することさえできるものもあります。
これらのナメクジの消化経路を もう少し詳しく見てみましょう。これは私の同僚ニック・カーティスが撮った写真です。 これはこれらの動物の消化管を示しています。 そのため、彼らの消化管は高度に分岐しています。 それはさまざまな方向に進みます。 そして、これらの枝の末端には、 葉緑体が詰まった袋状の袋があります。 これら袋小路の 1 つにある単一細胞を詳しく見ると、 これも私の同僚ニック・カーティスによる写真ですが、 ここに単一細胞が見えます。 それが私たちが見ているもの、N とラベル付けされた構造です。 それが細胞の核です。 しかし、C というラベルが付けられたすべての構造と、それに似たものはすべて、 それらの円、それらは葉緑体であり、 それらはそこに非常に密集して密集している ため、少なくとも密度の点で、その細胞には 藻類で見つかるよりも多くの葉緑体があります。 これは素晴らしい。 これらの動物は光合成を盗んでおり、 木の葉のように見えるものもありますよね？ 彼らはスーパーグリーンで、 素晴らしい光合成をします。
そして、彼らがこれをどのように行うかは、いくぶん謎です。 葉緑体を取り出して細胞の中にくっつくだけでは、 光合成ができるようになりません。 葉緑体は、藻類が提供する 動物にはできないことを必要とします。 そして私たちはその一部を解明し始めました。 これは時間がかかるプロセスであり 、まだ表面をなぞっているだけです。 しかし、ここに示されている2匹のウミウシで私たちが発見したことの1つは、 エメラルドウミウシであり、 1回の食事から9か月後、成体のライフサイクル全体にわたって光合成を行うことができます。 そして、カリブ海全域に生息し、私が主に研究しているレタスウミウシは、 食後3～4か月で光合成を行います。 これらの動物はどちらも、光合成が起こるために必要な化学物質の 1 つであるクロロフィルを作ることができます。 そして動物にはこんなことはできないはずだ。しかし、どういうわけか、このナメクジはそれを行うことができました。これは、私が本当にエキサイティングだと感じているものの 1 つであり、私たちが解明しようとしているものです。
しかし、これについてはまだわかっていないことがたくさんあります。 私たちがまだ考えてもいない質問がたくさんあります。 細胞レベルで何が起こっているのでしょうか？ 分子レベルで何が起こっているのでしょうか？ 生化学レベルで何が起こっているのでしょうか? これらの質問に対する答えが得られ始めています。 しかし、私たちがまだ知らないことがたくさんあります。 一部が青いのはなぜですか? 何も思いつきません。 しかし、私たちのナメクジの中には時々この素晴らしい青色をしているものもあり、 それはいつか解明されることを願っています。
ウミウシについてのこの紹介を楽しんでいただければ幸いです。 これを読んで、ナメクジや他の無脊椎動物についてもっと知りたいと思っていただければ幸いです 。 私たちが知らないこと、学ぶべきことがたくさんあります。
