生物発光は5億4000万年前には生物に出現していた！なぜそんな進化が起きたのか？ - ナゾロジー

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暗闇の中で10年にわたりサンゴをつつき続けた研究

ホタルやチョウチンアンコウ、クラゲなど、地球には光る能力をもった動物が数多く存在します。

生物発光は自然界で少なくとも94回にわたり独自に進化しており、コミュニケーションや求愛、狩りなど、多様な目的に使用されています。

音波を使わない動物たちにとって光は、フェロモン（嗅覚）と同じらい重要なツールとなっています。

また光る方式も、自らのDNAに発光遺伝子を持つものだけでなく、発光生物と共生している場合、さらに発光生物を捕食して発光物質を自身の発光に利用するものなど、多岐に及んでいます。

しかし「光る動物が最初に誕生した時期」や「光るようになった理由」については大きな謎とされていました。

そこで今回、スミソニアン博物館の研究者たちは、進化的にも早くから地球に存在したと考えられるサンゴ類（特に八放サンゴ）において発光能力の起源を調査することにしました。

八放サンゴは硬いハードサンゴではなく柔らかなソフトコーラルに分類されます / Credit: NOAA Office of Ocean Exploration and Research

八放サンゴはいわゆる硬いサンゴ（ハードコーラル）とは違い、全体の構造が軟らかなソフトコーラルに属しています。

また興味深いことに八放サンゴが光るのは、主に接触や捕食されているときに限定されており、光るようになった経緯は謎につつまれていました。

（※人間が触った場合も生物発光が起こります）

調査にあたっては、研究者たちが2022年に発表した、八放サンゴの進化系統樹がベースになりました。

この系統樹は185種類の八放サンゴの遺伝子を比較することで作られています。

研究者たちはこの系統図に、発光能力を持つサンゴを当てはめることで、最初の共通先祖を遡ることにしました。

分岐した２種に同じ能力がある場合、共通先祖も持っていた可能性があるからです。

系統樹を使ってある能力や遺伝子が最初に出現した時期を探ることができます / Credit:川勝康弘

たとえば上の図のように共通先祖を持つ2種の両方に同じ能力（発光能力）が存在した場合、能力の起源は共通祖先の時代まで遡ることが可能です。

ただ文献をもとにした発光能力の調査記録は限られており、実際に調べてみないことには、発光能力のあるなしは確定できません。

そこで研究者たちは地下室や毛布の中などの暗所に調査対象となるサンゴを持ち込み、実際につついて発光するかどうかを調べました。

（※この作業（暗所でのサンゴつつき）は断続的に10年に渡り行われました）

結果、八放サンゴにおける発光能力が、約5億4000万年前の共通祖先まで遡れることが示されました。

これまでの研究において示された最古の生物発光は2億6700万年前の小型海洋甲殻類でしたが、今回の研究により3億年近く起源が遡ったことになります。

八放サンゴが発光している様子 / credit: Smithsonian

5億4000万年前は、生物の多様性が急激に増したカンブリア爆発の直前あるいは爆発の最中と重なります。

この時期は動物たちが暗い深海への進出を果たした時期と一致しており、深海においても食う食われるの関係が強化されていきました。

そのため八放サンゴの祖先たちは、対捕食者用の機構として発光能力を獲得したと考えられます。

小魚などに捕食されているときに発光することで、自分を食べている小魚を捕食する、より大型の魚を引き付け、結果的に自己防衛につなげることが可能になるからです。

（※このような防御機構は特に深海に生息する生物に多くみられます）

この場合、サンゴの発光能力は他人頼りの自己防衛機構として機能します。

しかし発光能力のような複雑な仕組みは、簡単な変異で獲得できるものではありません。

何らかの別の機構が前もって存在しており、カンブリア爆発による食う食われるの強化によって、それが自己防衛的な発光能力に変化したと考えるのが自然です。