おならをする魚
ニシンがおならを使ってコミュニケーションをとるという発見は、海洋生物学において最も予想外の発見のひとつです。魚は哺乳類のガス生産を促進するほどの腸内マイクロバイオームの複雑さを欠いていますが、いくつかの種は意図的な音響信号から浮力管理まで、ガスの驚くべき使い方を進化させています。海洋は従来考えられていたよりも少しだけおならが多い場所だとわかりました。
ニシンのコミュニケーション発見
2003年、スコットランド海洋科学協会のベン・ウィルソンとロバート・バティ、およびサイモンフレーザー大学のローレンス・ディルによって、科学誌「Proceedings of the Royal Society B」に画期的な研究が発表されました。彼らは太平洋と大西洋のニシンが肛門部から急速な気泡の放出を生成することを発見しました。これを「Fast Repetitive Ticks（FRT）」と名付けましたが——この頭字語の選択はほぼ確実に意図的なものでした。これらの音は浮き袋から肛門管を通じてガスを放出することで生成され、ニシンの消化ガスとは別のものです。重要なことに、FRT生産は他のニシンがいる場合に増加し、単独では減少することから、社会的コミュニケーション機能が強く示唆されます。研究者たちはFRTにより、視覚信号が利用できない暗闇の中でもニシンが群れの結束を維持できると仮説を立てました。
浮き袋：多目的な器官
ほとんどの硬骨魚は浮き袋を持っています——主に浮力制御のために使用されるガス充填の内部器官です。浮き袋は魚がその中に含まれるガスの量を調整することで、継続的な泳ぎの努力なしに様々な深さで中性浮力を維持することを可能にします。多くの種では浮き袋は音の生成と検出にも役立っています。特にニシンでは浮き袋は内耳と肛門管の両方に接続されており、驚くほど統合された音響と浮力のシステムを作り出しています。肛門管を通じて放出されるガスが独特のFRT音を生成し、浮き袋壁を通じて吸収または分泌されるガスが浮力を調整します。一つの器官系におけるこの二重機能は、進化的な経済性の洗練された例を示しています。
サメ、マナティー、その他のガスの多い生き物
サメは浮き袋を持たず、代わりに大きな油を含む肝臓（スクアレンは水より密度が低い）と、一部の種が表面で空気を飲み込み一時的に胃に保存することで浮力を部分的に管理しています。いくつかの種では、この保存された空気をげっぷやおならに機能的に相当する形で放出することが観察されています。マナティーは機能的な消化管を持つ哺乳類として、繊維質の植物性食事の副産物として大量の腸内ガスを生産します。西インド諸島のマナティーに関する研究では、彼らが腸内ガスを保持したり放出したりすることで部分的に浮力を調整することが示されています——効果的に深度制御メカニズムとしておならを使っているわけです。消化に問題があるマナティーは意図せずより浮きやすくなり、潜水が難しくなることがあります。
ニシンFRT研究の科学と遺産
ニシンのFRT研究は、「人々を笑わせ、そして考えさせる」研究に毎年授与されるイグ・ノーベル生物学賞を2004年に受賞しました。イグ・ノーベル賞は純粋にコミカルなものとして軽視されることがありますが、基礎となる研究は査読済みで、方法論的に健全であり、高インパクトの雑誌に掲載されました。その後、魚類音響、水中コミュニケーション、群れ行動に関する150以上の学術論文で引用されています。FRTの発見はまた、音波水中監視の実際的な意味も持ちます。ソナーに依存する潜水艦や調査船は、大型のニシンの群れが検出可能な音響シグネチャを生成できることを学びました。これは歴史的に海軍作戦で誤った読み取りを引き起こしてきました。スウェーデン海軍は原因不明の水中音を何年も調査していましたが、最終的にニシンの説明が浮上したようです。
知っていましたか？
- ニシンのFRT研究は2004年のイグ・ノーベル生物学賞を受賞しました——「笑わせ、そして考えさせる」研究に贈られる賞です。
- マナティーは腸内ガスの保持と放出を浮力の部分的な調整メカニズムとして使用しています。
- ニシンのFRT音は腸内発酵ではなく、肛門管を通じた浮き袋からのガスによって生成されます。
- スウェーデン海軍はニシンのおならに起因する謎の水中音を何年も調査していました。
豆知識
ニシンのFRTを発見した研究者たちは意図的にその頭字語を命名しました。フォローアップインタビューで、主任著者のベン・ウィルソンはその命名が意図的であり、論文への注目を集めるのに役立ったと認めました——科学的なおならのダジャレが分野を前進させた稀なケースです。
出典
- Wilson, B. et al. (2004). Pacific and Atlantic herring produce burst pulse sounds. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 271(Suppl 3), S95–S97.
- Dunning, D.J. et al. (1992). Alewives avoid the underwater sounds produced by a moving vessel. North American Journal of Fisheries Management, 12(4), 724–733.
- Reynolds, J.E. & Rommel, S.A. (1996). Structure and function of the gastrointestinal tract of the Florida manatee, Trichechus manatus latirostris. Anatomical Record, 245(3), 539–558.
- Popper, A.N. & Fay, R.R. (2011). Rethinking sound detection by fishes. Hearing Research, 273(1–2), 25–36.