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SCIENTIFIC AMERICAN June 2017

Lost at Sea

海の魚に異変? 酸性化がもたらす異常行動

By Danielle L. Dixson D. L. ディクソン
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Clown fishes live their entire adult lives nestled in the protective arms of a single sea anemone on a coral reef. Between birth and adulthood, however, the fishes have to complete a treacherous journey. After hatching, a larva—a tiny, partially formed version of an adult fish—swims out of the reef to the open sea to finish developing, presumably away from predators. After maturing for 11 to 14 days, the juvenile is ready to swim back to the reef and select an anemone to call home. But as it swims close, it has to cross a “wall of mouths”—all kinds of creatures, such as wrasses and lionfish, that lurk along the reef ready to gobble up the tiny fishes. Most successfully navigate the gauntlet by recognizing the smells of the predators and avoiding their grasp.  カクレクマノミという魚は成体になってからの一生をずっと,サンゴ礁にある同じ1つのイソギンチャクに身を落ち着け,触手に守られて暮らす。だが生まれてから成体になるまでの間は,危険が潜む旅をしなければならない。孵化の後,まだ大人の身体になりきっていない小さな仔魚(しぎょ)は,おそらく捕食者から離れるためにサンゴ礁から外海に泳ぎ出し,発達を完成させる。11~14日で成熟した後,サンゴ礁に泳いで戻り,住みかとするイソギンチャクを選ぶ。
 ただし,その途中で危険な壁を越えねばならない。ベラやミノカサゴなど,あらゆる生き物がサンゴ礁に潜み,この小さな魚を食おうと待ち受けているのだ。多くのカクレクマノミは捕食者の匂いを嗅ぎ取って攻撃を避け,この試練の壁をうまく越える。
The sense of smell is really chemistry in action: detecting, understanding and responding to molecules in the water. Even a small shift in ocean chemistry could throw off this delicate survival mechanism. Scientists began to wonder what might happen when the water be­­comes more acidic, a trend that is occurring worldwide as the oceans absorb ever more carbon dioxide from the atmosphere. In 2010 my colleagues and I put 300 recently hatched clown fish larvae in a seawater tank in our laboratory and monitored them for 11 days. When we in­­jected the scent of a friendly fish, they did not react. But when we injected the scent of a predator (a rock cod), they swam away.  魚の嗅覚はまさに化学反応だ。水中の分子を検出し,識別し,それに反応する。海の化学組成がわずかに変化しただけでも,生存のためのこのデリケートな仕組みは混乱しかねない。海が大気から吸収する二酸化炭素(CO2)の量が増えるにつれて世界の海水は酸性度を高めており,科学者たちはさらに酸性化が進むと何が起こるだろうかと考え始めた。
 2010年,私は共同研究者とともに,孵化して間もないカクレクマノミの仔魚300匹を実験室の水槽に入れ,11日間にわたって観察した。仲間の魚の匂いを水槽に注入した場合には特に反応しなかったが,捕食者(カサゴのたぐい)の匂いを注入すると逃げた。
We then repeated the experiment with 300 new hatchlings from the same parents, but this time the water was more acidic—adjusted to a level we can expect in certain parts of the world’s oceans by 2100 if current trends continue. The young fish developed normally, yet not one avoided the predator odor. In fact, they preferred to swim toward the dangerous smell rather than plain seawater. When we introduced predator and nonpredator odors simultaneously, the fish seemed unable to make up their minds, spending equal time swimming toward one smell and the other. They were able to sense chemical signals but were unable to recognize the meaning of the signals. The reversal of be­­havior was surprising and concerning. We thought acidification might affect the chemical signaling slightly but never enough to prompt a fish to swim toward imminent death.  次に,同じ親たちが産んだ卵から孵化した300匹を使い,海水の酸性度を上げて実験した。現在の傾向が続くと2100年に世界の一部の海が達すると予想される酸性度に合わせた。仔魚は見かけは正常に発達したものの,捕食者の匂いを避けなくなった。それどころか,危険な匂いへ向かって泳いだ。捕食者の匂いと非捕食者の匂いを同時に注入した場合は,どうすべきか判断がつかない様子で,それぞれの匂いに向かって泳ぐ時間は等しかった。つまり,これらの化学信号を感知はできているのだが,その信号の意味を認識できなくなっていた。
 この逆転行動は驚きであり,気がかりだ。私たちは海水酸性化が化学信号にわずかに影響するかもしれないと考えていたものの,魚を死に向かって泳がせるとは想像もしていなかった。