これらの助成事業の1つとして、全国の国公私立高等学校を対象に備品助成を下記のとおり募集いたします。

助成希望の学校はご応募下さい。

原則Excel形式のファイルをご使用下さい。PDF形式のファイルは、主にレイアウトの確認用です。また、本文の文字は10-11ポイント程度にして下さい。ページオーバーは認められませんので、レイアウトの保持に注意して下さい。

近年、「ナチュラルヒストリー」 の研究に対する助成も漸く活発になりつつありますが、その研究は多岐にわたっており、助成は必ず しも十分とはいえません。

当財団は、このような状況を考慮し、ナチュラルヒストリーの研究を行っている研究者または研究グループに助成を行うことによって、ナチュラルヒストリーに関する研究の益々の発展に寄与しようとするものであります。特に他の機関から助成されにくい研究を優先します。

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• 平成21年度決算報告書(財産目録) (PDF/464KB)

• 平成21年度事業報告書 (PDF/281KB)

「共生の恵み　―ナチュラルヒストリーの視点から―」

日時:

2010年7月24日(土) 13:00-16:00

場所:

国立科学博物館 新宿分館 講堂
東京都新宿区百人町3-23-1 TEL: 03-3364-2311

主催:

藤原ナチュラルヒストリー振興財団

国立科学博物館

後援(予定):

自然史学会連合

日本分類学会連合

日本動物学会 他

定員:

120名

参加費:

無料

申込方法:

fujiwaranh@yahoo.co.jpに、氏名とメールアドレスを書いて お申し込みください。先着順に受け付けます。

プログラム

13:00-13:10

開会挨拶　松浦啓一

(国立科学博物館)

13:10-13:40

化石が語る"共生"

西田 治文 (中央大学理工学部)

13:40-14:10

アブラムシの社会を支える化学言語コミュニケーション

柴尾晴信 (東京大学大学院総合文化研究科)

14:10-14:40

高校生ポスター発表 ※講堂ロビーで行います

14:40-15:10

見えていて観えていない花と虫の共生の姿を探る

川窪伸光 (岐阜大学応用生物科学部)

15:10-15:40

微生物の共生は海洋を豊かにしているのか？

山本啓之 (海洋研究開発機構 海洋・極限環境生物圏領域)

15:40-16:00

高校生ポスター発表表彰

16:00

閉会挨拶

藤原ナチュラルヒストリー振興財団役員

問い合わせ先

藤原ナチュラルヒストリー振興財団事務局
電子メール: fujiwaranh@yahoo.co.jp

審査委員会で厳選な審査を行った結果、以下のように最優秀賞1点、優秀賞2点が選ばれました(敬称略)。

最優秀賞の「過密社会」は蛾の幼虫が葉にならんでいる写真です。ナチュラルヒストリー・フォトでしばしば取り上げられるテーマではありますが、対象の選択や構図、被写体を浮き上がらせる撮影テクニックなどでインパクトのある作品になっています。優秀賞の「いい湯だね。そうだね。」はカエルが水鉢(？)の中で交尾している写真ですが、お風呂に入っていると見立てたユーモラスな作品です。優秀賞のもう1点の「黄昏の護衛」はグンタイアリの行軍をとらえたもので、撮影機会の難易度が高い作品です。

本年度も第2回のナチュラルヒストリー・フォトコンテストを開催する予定ですので、多くの方の応募をお待ちしております。

(第一回藤原ナチュラルヒストリー財団フォトコンテスト審査委員長　伊藤元己)

最優秀賞受賞者 (過密社会)
池　浩さんのコメント

犬の散歩の途中に公園で偶然見つけた情景です。
チャガの幼虫がツバキの葉の上に整列しているところでしょうか。
押し合いへしあいで窮屈なことも目につきますが、だんだん「この葉を食べ尽くしたらどうなるのだろう」と人間社会に重なって見えてきてこの題目をつけてみました。

優秀賞受賞者 (いい湯だね。そうだね。)
細　将貴さんのコメント

夕闇迫る烏來は、春の温かな雨にしっとりと包まれていた。
コッ、コッ、と、そこかしこからカエルの鳴き声が聞こえてくる。
声の主はアオガエル科のRhacophorus prasinatusだ。
あたりを見回すと、仲睦まじげなペアが水桶の縁につかまって産卵していた。
2008年3月10日、台湾東北部にて。

優秀賞受賞者 (黄昏の護衛: グンタイアリEciton quadriglumeの女王の移住)
小松　貴さんのコメント

南米エクアドルの森の奥。
日没直後、グンタイアリの一家が移住を始めた。
開始からおよそ5時間後、多数の手下を引き連れて現れた女王。
一家を担う100万以上の働蟻は、全てたった1匹の女王から生まれた。
彼らの主食は他種のアリ。
無事に移住が終われば、翌朝には新鮮な肉を求める彼らの進軍に、森中の生物が震撼する。

現在までに当財団が行った学術研究助成の一覧を公開いたします。平成21年度の備品助成につきましては、今年度は応募がありませんでしたので、対象校はありませんでした。

]]> PDFファイルになっております。下のリンクからダウンロードして下さい。

• 学術研究助成一覧 (PDF/674KB)
• 備品助成一覧 (PDF/132KB)

• 平成22年度収支予算書 (PDF/54.8KB)

図1: カエデイソヤムシ
(クリックで拡大します)

ヤムシについて理解が進んでいない理由として、実験室での維持や飼育が容易でないことがあげられます。ヤムシには浮遊性以外に底生性も存在し、特にイソヤムシと呼んで区別します。イソヤムシは比較的丈夫で、飼育も容易だと言われていましたが、孵化から成熟して産卵するまでの完全飼育については報告されていませんでした。研究対象とする動物の一生を眺めながら研究したく、イソヤムシの一種で、付着性の鰭が発達したカエデイソヤムシ(図1)を天草にある九州大学臨海実験所付近で採集して実験室で数世代にわたって飼育する継代飼育を試みました。飼育法の確立までに時間はかかりましたが、このイソヤムシを安定して飼育できるようになってからもう20年以上経ちます。成体の体長は5mmほどで、孵化から成熟までに要する世代時間は約2ヵ月であるため、実験動物としては扱いやすいものです。他のイソヤムシについても調べるために、国内の他の臨海実験所付近でイソヤムシの採集を行う他、イソヤムシの生息が報告されている地中海、フロリダ沿岸、およびオーストラリアの沿岸でも採集を行いました。日本の沿岸で採集したイソヤムシは継代飼育をしながらその生活史を調べるとともに、イソヤムシ類の種間比較を行い、実験目的によって最適種を選んで使うこともできます。採集から数年間は継代飼育が可能で、最長10年間継代飼育したこともあります。これだけ長期間にわたり実験室で継代飼育できる海産無脊椎動物は珍しいでしょう。

すべての行動に水流感覚が関わる

図2: 尾鰭における水流感覚器官とそれに接続する神経
(クリックで拡大します)

ヤムシについて、行動、感覚、神経、発生、分類、系統などの観点から調べています。その中で、動物が何を感じて生きているかが、私の最も興味のあることなので、ヤムシの行動と感覚についてわかってきたことを紹介します。動物は生きる上で、餌を見つける(捕獲)、敵から逃げる(逃避)、仲間を見つける(配偶)ことが不可欠です。ヤムシの餌となるのは生きている小型甲殻類や仔魚で、これらが接近すると素早く定位し、毛顎動物という名称の由来にもなっている顎毛(がくもう)で捕獲して丸呑みにします(顎毛の拡大写真があるとよい自前がないので今回は略します)。摂餌や逃避は餌や捕食者となる動物の動きを感じて起こると言われていましたが、確かに水流感覚によるものであることがわかってきました。ヤムシに対して細いノズルから水を当てるとすばやく水流刺激の方向に定位して捕獲が起こりますが、ノズルの太さを大きくすると逃避が起こります。ヤムシの成長段階を追って調べると、幼体では成体が捕獲を起こすような水流刺激に対して逃避がみられ、より微弱な水流に対して摂餌が起こることから、幼体の水流に対する感度は成体に比べて高いと言えます。また、後述するようにヤムシの配偶では、2個体が出会うと体を上下に動かす求愛がみられますが、この動きを模倣するようにヤムシの近くでボールを動かすと、ヤムシはボールに接近して一連の配偶行動を示します。水中では全身に流れを受けますが、餌となる小さなプランクトン、捕食者となる稚魚、そして仲間などの接近によるわずかな水流をキャッチし、捕獲、逃避、配偶などの行動が起こるようです。ヤムシの体全身には蝕毛斑と呼ばれる繊毛の束が全身に規則的に分布しています。この繊毛は受動的に動き、感覚神経と接続していることから水流感覚器官の候補であり(図2)、これにより体のあらゆる方向から来た流れを判断できると考えられます。また、この蝕毛斑(しょくもうはん)は再生力も強く、実験的に除去すると1週間ほどで再生します。このような水流感覚は他の小型水生動物にもありますが、ヤムシはその中でも特に水流感覚が発達している動物と言えます。

雌雄同体の生殖

図3: イソヤムシの配偶行動
(クリックで拡大します)

ヤムシは卵巣と精巣が同時に成熟する同時性雌雄同体ですが、1個体で繁殖することはなく、他個体から精子受けることで体内受精をして産卵します。その配偶パターンは定型的で、体を上下に動かす求愛行動からはじまり(図3a, b)、2個体が接近した後で(図3c, d)、整列し(図3e)、一方がジャンプをして相手個体に精子の転送を行います(図3f, g)。精子転送の際には、2個体が同時に行う場合(同時性交配)と、交互に行う場合(交替性交配)とがみられ、これは種により異なります。交替性では雌雄の性役割のいずれか一方を先にすることになります。このような性役割の決定に関わる要因を調べると、体の大きな個体が先に雌役をする傾向があります。求愛行動で体を動かすことで水流が起こりますが、これが相手の接近やサイズを知る手がかりとなり、個体間のコミュニケーションのための信号となっている可能性があります。雌雄同体の動物が子孫を残すためにどのような工夫をしているのかを調べる上で、ヤムシは扱いやすくて面白い動物であると思います。

日本沿岸のイソヤムシ

先にも述べましたが、各地でイソヤムシの採集を行ったところ、同所的に生息することはほとんどありませんでした。ところが、金沢大学臨海実験所に近い能登半島の九十九湾で採集したところ、個体数は少ないものの5種も見られました。一部は北海道の忍路や岩手県大槌にも生息している種でしたが、ヤムシとしてはこれまでに知られていない卵胎生の種や、付着性の鰭の発達程度が未熟な種なども見られました。日本におけるイソヤムシ類の多様性を示すものであり、この海域での調査も興味深いですが、イソヤムシ類の生物地理学的な研究も可能になってきました。世界的に見ても日本沿岸に生息する種数は多く、さらに多くの新種が見つかることも期待されます。新しいヤムシとの出会いがあって、一緒に研究室で暮らしながらヤムシを調べられることが、ヤムシ研究の最大の魅力かもしれません。

貝形虫類(オストラコーダ/Ostracoda、和名ではカイミジンコとよばれる)とは節足動物・甲殻類に含まれる1分類群で(図1・2)、二枚貝のように体全体が左右2枚の殻(背甲)に包まれていることが特徴である。種多様性は極めて高く、現世の海や湖、河川などから8,000種余が知られており、化石種をも含めるとこれまでに30,000を優に越える種が知られている。生活様式は遊泳するもの、浮遊するものもあるが、多くのものは底生であり、砂の上や海藻などに生活している。

図1: 貝形虫類の一般的体制
節足動物・甲殻類である貝形虫類は、多くのものが1mm以下と小型ながら、機能分化した付属肢や感覚器官を備えた背甲など、複雑な形質を備える。間隙性種の場合は、各付属肢はより繊細であり、またしばしば第7肢を欠くものがある。(Horne 2002より改変引用)
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図2: 表在性貝形虫類の背甲の電子顕微鏡写真
日本周辺に生息する表在性の貝形虫類。背甲の外形、表面彫刻は種ごとに変化に富む。 1 Bradleya albatrossia, 2 Abrocythereis sp., 3 Cornucoquiba tosaensis, 4 Loxoconcha japonica, 5 Pistocythereis bradyi, 6 Semicytherura yajimae, 7 Hemicytherura sp., 8 Aurila spinifera 9 Trachileberis sp., 10 Aurila sp. A, 11 Aurila sp. B, 12 Yezocythere hayashii, 13 Cythere japonica, 14 Schizocythere kishiouyei, 15 Kobayashina hyalinosa。各スケールバーは100μm、黄色の矢印は各個体の前方を示す。
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ここでは底生貝形虫類の中で、特に間隙水中で生活するものについて解説する。間隙水とは、海や川などの水域において、堆積物の隙間を満たす水のことである。海水浴などで砂浜を掘ると水が染み出してくることは誰しも知ることであるが、この水が間隙水である。実際には海水浴に使われる浜辺の場合、砂の粒子が細かすぎて作られる間隙が小さいため、貝形虫類はあまり見られない。しかし、いわゆる「砂利浜」と呼ばれるような粗い砂や小石で構成される浜では間隙空間が大きくなるために、たくさんの生物の住処が提供されることとなる。そこには様々な生物が生息していることが知られている(図3・4)。

図3: 試料採集と間隙環境の概念図
A. 汀線付近における掘削。B. 間隙環境の概念図(Ward et al. 2000より改変引用)。
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間隙水中に棲む生物=間隙性生物の存在は、20世紀初頭に認識され、その後現在まで数々の生物が報告されてきた。現生する動物はおよそ35の門(Phylum)に分類されるが、その中の20以上の動物門に属する生物が、この間隙水中からも発見されているのである(伊藤1985)。つまり、節足動物や刺胞動物、軟体動物など、多くの動物がいわばミニチュアとなってこの間隙水中に適応し、一つの世界を作っている。

図4A: 様々な間隙性動物
a 繊毛虫類(原生生物)、b 刺胞動物、c 渦虫類(扁形動物)、d 二胚虫類(中生動物)、e 顎口動物、f 線虫類(線形動物)、g 腹毛動物、h 動吻動物、i 胴甲動物、j 軟体動物、k 多毛類(環形動物)、l クマムシ類(緩歩動物)、m 貝形虫類(節足動物)、n コケムシ類(外肛動物)、o 尾索類(脊索動物)。(伊藤1985より改変引用)
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図4B: 様々な間隙性動物
米粒の大きさと比較した間隙性動物の光学顕微鏡写真。円の中にあるのが米粒の大きさと比較したもの。(資料提供: 静岡大学創造科学技術大学院・田中隼人)
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間隙水に適応した生物は、狭い空間で生活するためにおしなべて小型化している。貝形虫類の場合も、成体であっても体長0.2mmから0.4mm程度にとどまり、砂の表面や海藻に棲む表在性のものに比べて極めて小さい(図5)。体サイズが小型化するだけでなく、外部形態の単純化、目の退化、大卵少産、色素の消失などの共通した特徴を見ることができるが、これらは貝形虫類だけにとどまらず、間隙性生物一般に当てはまる事柄である。これは光がなく、また大型の捕食者が存在しえない空間で間隙性生物たちが独自の進化を遂げた結果であるといえる。しかし間隙性生物は、砂の隙間というヒトの視界から遮られた世界に棲む上、体サイズが一段と小さいことから、その実態をとらえた研究はあまりなされてこなかった。貝形虫類の場合には、種ごとの特徴が現れる背甲の形質にも乏しいため、表在性の種に比べてその分類学的多様性に関する情報も断片的なものにとどまっていた。

図5: 表在性種と間隙性種の大きさの比較
A 表在性種Vargula hilgendorfii (Vanner and Abe 1992より抜粋)。B Polycope japonica。V. hilgendorfiiはウミホタルとしても知られる。P. japonicaは、V. hilgendorfiiと同一の祖先を共有する仲間であるが、間隙生活に適応するために著しい矮小化がみられる。スケールバーは300μm、黄色の矢印は各個体の前方を示す。
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日本国内においても貝形虫類はもちろん、間隙性生物に関する一般的な理解は乏しいものであるが、唯一1985年に故伊藤立則博士によって著された「砂の隙間の生き物たち」は、間隙性生物全般について解説された極めて優れた書である。この書は既に絶版となってしまったが、筆者自身も大学院生時代にこの書に出会い、間隙性生物が織り成す世界の多様さに感銘を受け、現在の研究に着手する動機付けとなった。

日本における間隙性貝形虫類の多様性

筆者が間隙性貝形虫類の研究に着手したのは2000年のことであるが、この時点で日本における間隙性貝形虫類はわずか5種しか知られていなかった(Schornikov 1975; Hiruta 1983, 1989, 1991)。しかしその後、学生たちと共に駿河湾～相模湾の海岸線約250km、約40地点を調査した結果、この地域だけで現在までに約50種を確認し、それらのほぼすべてが未記載種であった(図6)。日本の貝形虫類の研究は、1910年代に始まり、現在までに現生種約350種が知られている(Ikeya et al. 2003)。この数字は日本とその周辺海域すべてについて、90年余をかけて分類・記載が行われてきた結果得られた数字である。これに対し、駿河湾～相模湾沿岸の間隙性貝形虫類の種数は、限られた地域において限られた年数で行われた調査によって得られた種数である。

図6: 駿河湾～相模湾沿岸における間隙性貝形虫類の種多様性
2009年現在48種が確認されているが、既知種は5種のみであり、残りは全て未記載種である。丸印は試料採集地点で、赤丸は間隙性貝形虫類が産出した地点。(データは、Watanabe et al. 2008、静岡大学理学部地球科学科卒評論文・渡辺　聡2002MS、同・東　亮一2005MS、同・高橋英明2006MS、同・田中隼人2007MS、同・高橋一真2008MS他より引用)
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図7: 下田市大浦における試料採集の概念図
スコップの上に記されている数値は、防波堤上の指標点からの距離。大潮の最大干潮時に採集するため、春から夏にかけては昼間、秋から冬にかけては夜間に採集を行なう。(静岡大学理学部地球科学科卒業論文・渡辺　聡2002MSより改変引用)
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図8: 沖縄本島・瀬底より産出した間隙性貝形虫類の光学顕微鏡写真
産出した全ての種が未記載種である。a Parapolycope sp.、b Polycopiella sp.、c Metapolycope sp.、d Anchistrocheles sp.、e Orlovibairdia sp.、f Pussella sp.、g Callistocythere sp.、h Cytheroid sp.、i Microcythere sp.、j Cobanocythere sp. 1、k Cobanocythere sp. 2、l Parvocythere sp.、m Microloxoconcha sp.、n Cobanocythere? sp.、Xestoleberis sp.　i, k, l, n, oは背面視、他は左側面視。スケールバーは200μm、左が前方。
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もし日本全体の海域で間隙性貝形虫類の詳しい調査を行うことをすれば、その種数はこれまで私たちが認識してきた貝形虫類の種多様性に関する概念を根本的に塗り替えるものとなるかもしれない。また、この種多様性はより南方において高いことを伺わせる結果も得られている。例えば、下田市大浦における定点観測では、汀線に垂直方向に観測点をとり(図7)、2カ月おきに2年間(計7回)試料採集を試みた結果、この地点からは7種の間隙性貝形虫類が確認された。これに対し、沖縄県本部町瀬底において同様の方法で2回の試料採集を行った結果、既に15種以上の貝形虫類が確認された(図8)。ここで確認された種も、そのほとんどすべてが未記載種であった。現在、沖縄のサンゴ礁に生息する貝形虫について、その多様性の実態を明らかにするべく調査を再開している。狭い海域に限っても、駿河湾～相模湾沿岸以上の高い種多様性が観測できるかもしれない。

分類学的多様性把握の鍵・種分類

図9: 間隙性貝形虫類Microloxoconcha属の体制
体サイズは小さいが、間隙性貝形虫類の雄は発達した交尾器をもつ。左上段は左側面より、同下段は背甲の左殻を取り除いたもの。右はその体制の概念図。(資料提供: 静岡大学創造科学技術大学院・東　亮一)
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分類学的多様性を議論するには、基本単位である「種」レベルでの信頼性の高い分類が不可欠である。分類基準が曖昧なままでは、種多様性の評価を行うことはできない。貝形虫類は、体全体を背甲が覆うという特殊な体制をもち、海生種ではそのほとんどが雌雄異体で、交尾によって生殖を行う。したがって、雄は雌の体を包む背甲をこじ開け、その内部に位置するメスの交尾器に精子を送るべく交尾をする必要がある。そのため雄は体全体の1/4から1/3に達するほど発達した交尾器を尾部に備える場合が多い(図1・9)。またその多様な形態は、雌に対する接触刺激を作り出すことによって、雌は同種の雄か否かを区別する、すなわち生殖的隔離に寄与していると考えられる(Tsukagoshi 1988)。

図10: Microloxoconcha属3種の背甲形態と交尾器形態の比較
背甲(上段の電子顕微鏡写真、スケールバーは100μm)ではサイズ以外には種ごとの違いを見出すことは難しいが、交尾器(下段のスケッチ、スケールバーは50μm)の形態は種ごとに明確な差が現れる。A, A' Microloxoconcha ikeyai, B, B' M. sp. 1, C, C' M. sp. 2。(AはWatanabe et al. 2008、B、CはHigashi and Tsukagoshi 2008より改変引用)
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図11: DNA塩基配列による系統推定
COⅠ領域の塩基配列の比較からベイズ法によって得られた分岐図。数値はベイズ信頼度を表す。同一地点から得られた試料は半カッコでくくってある。(資料提供: 静岡大学創造科学技術大学院・東　亮一)
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従って貝形虫類では、この雄の交尾器の形態を比較することによって、種の違いを正確にとらえることができる(図10)。交尾器で認識された形態群(この場合独立した種と考えられる)は、DNAの塩基配列の比較からも支持されており、1つのクラスターを形成することが確認できる(図11)。また、DNAの塩基配列の比較は、種間関係を推測する有力な手段にも用いられ、多様化した間隙性種の種分化の順序や分岐時間に関する考察の手助けにもなっている(図11)。

なぜ分類学的多様性が高いのか

これまで研究された地域における間隙性貝形虫類の高い種多様性は、その地域にだけの現象ではないかもしれない。もしそうであるなら、間隙性貝形虫類の実際の種数は、表在生種のそれを凌駕する可能性さえある。同時に、間隙水中に生息する20門にも及ぶ動物群に同様な高い種多様性が当てはまるとしたら、海洋無脊椎動物全体の分類学的多様性の概念そのものをも大きく塗り替えることになるであろう。高い種多様性の理由は、なんであろうか？　それは砂間間隙という、閉鎖的な生活場所にその一因があるのかもしれない。貝形虫類は浮遊幼生期をもたないため、比較的分散能力に乏しいと考えられている。表在生種の場合、卵や幼体ばかりでなく成体も流れ藻や表層堆積物の移動によって遠方へ移動すると考えられるが、堆積物の隙間に潜り込んで生活する間隙性種は、そのような移動手段をもたないのかもしれない。また、堆積物中の間隙空間は、実際には私たちが予想する以上の様々な微環境を作り出しているとも考えられる。体サイズそのものが非常に小さい間隙性種は、そこに成立する様々な微環境の違いに対して個々に適応して生活しており、これが高い種多様性を支えているという可能性も想定される。

間隙性貝形虫類に関する研究の今後

図12: 眼の退化
間隙性貝形虫類Cobanocythere属2種を比較すると、左の種は明確な眼を持つ(赤い矢印)が、右の種は完全に消失している。上段は背甲を側面から見た電子顕微鏡写真(黄色い矢印は体の前方を示す)。下段は背甲を上方から光学顕微鏡で観察したもの。(資料提供: 静岡大学大学院理学研究科・高橋香里)
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間隙性貝形虫類に見られた種多様性の高さは、筆者自身の予想をはるかに上回るものであったが、その実態の把握には記載的研究を継続する必要があり、これ以外に解決の方法はありえない。このためには長い時間をかけた研究の継続が不可欠である。こうした種多様性への興味とは別に、間隙性貝形虫類には生物進化学的にも注目すべき点が多くあり、今後の研究課題となっている。

一つは、眼の退化に関する問題である。洞窟や深海のような暗黒環境では、多くの生物が眼を退化させている。間隙環境もまた、光の届かない暗黒環境であるが、その度合は堆積物の深さによって異なる。例えば砂底表面から数10cmの深さは暗黒環境といってよいが、1cm程度の深さならば、波浪などによって簡単に白日の下にさらされることになる。事実、間隙性貝形虫では同じ系統(同属)の種同士であっても、眼を持つ種と退化している種があることが明らかになってきた(図12)。これは動物の眼の退化という普遍的な問題に対して、間隙性生物を用いることによって、これまでにないアプローチが可能となる(Kaji and Tsukagoshi, 2010)。

さらに間隙性貝形虫類の中には、「生きている化石」とよぶにふさわしい、原始的な体制を保持したまま現在まで生き延びている分類群も多数確認されている。間隙空間が外界から遮断され、大型の捕食者が入り込めない空間を形成しているとすれば、そのような分類群が貝形虫類に限らず多数存在していることも考えられる。また、深海に生息する分類群とのつながりも示唆する事例も見られる。例えば、非常に近縁な2つの種(同属種)が、それぞれ沖縄のサンゴ礁海岸の深さ10cm程度の砂間間隙と、水深1,000mを越える北極海の海底とから産出している例もある(塚越, 2004)。

間隙空間を生息場とする生物たちに関する研究は、生物の種多様性に関する概念を大きく塗り替える可能性をもつと共に、生物進化について新たな視点を与える可能性をも秘めている。

参考図書

• 1) 池谷仙之・阿部勝巳(著) 太古の海の記憶　オストラコーダの自然史. 東京大学出版会 東京.
• 2) 岩槻邦男・馬渡峻輔(編) 生物の種多様性　バイオディバーシティーシリーズ1. 裳華房. 東京.
• 3) 片倉晴雄・馬渡峻輔(編) 動物の多様性　シリーズ21世紀の動物科学2. 培風館. 東京.
• 4) 池谷仙之・棚部一成(編) 古生物の生活史　古生物の科学3. 朝倉書店. 東京.
• 5) 瀬戸口烈司・小沢智生・速水　格(編) 古生物の進化　古生物の科学4. 朝倉書店. 東京.

引用文献

• Ikeya, N., Tanaka, G. and Tsukagoshi, A. (2003) The database of Japanese fossil type　specimens described during the 20th Century (Ostracoda). Pp. 37-131. In: Ikeya, N., Hirano, H. and Ogasawara, K. (Eds) The database of Japanese fossil type specimens described during the 20th Century (Part 3), Palaeontological Society of Japan (Special Papers 41), Tokyo.
• 伊藤立則 (1985) 砂の隙間の生き物たち. 241p., 海鳴社.
• Higashi, R. and Tsukagoshi, A. (2008) Two new species of Microloxoconcha (Crustacea: Ostracoda: Podocopida) from Japan, with a redescription of the genus. Species Diversity 13: 157-173.
• Hiruta, S. (1983) A new species of the genus Polycope Sars from the Inland Sea of Japan (Ostracoda: Cladocopina). Proceedings of the Japanese Society of Systematic Zoology 26: 1-10.
• Hiruta, S. (1989) A new species of marine interstitial Ostracoda of the genus Microloxoconcha Hartmann from Hokkaido, Japan. The Proceedings of the Japanese Society of Systematic Zoology 39: 29-36.
• Hiruta, S. (1991) A new species of marine interstitial Ostracoda of the genus Psammocythere Klie from Hokkaido, Japan. Zoological Science 8: 113-120.
• Horne, D. J., Cohen, A. and Martens, K. (2002) Taxonomy, morphology and biology of Quaternary and living Ostracoda. Pp. 5-36. In: Holmes, J. A. and Chivas, A. R. (Eds) The Ostracoda -Application in Quaternary Research. American Geophysical Union (Geophysical Monograph 131), Washington, DC.
• Kaji, T. and Tsukagoshi, A. (2010). Heterochrony and modularity in the degeneration of maxillopodan nauplius eyes. Biological Journal of the Linnean Society 99: 521-529.
• Tsukagoshi, A. (1988) Reproductive character displacement in the ostracod genus Cythere. Journal of Crustacean Biology 8: 563-575.
• 塚越　哲 (2004) 種多様性研究と古生物学: 間隙性貝形虫類を例として。化石 75: 18-23.
• Schornikov, E. I. (1975) Ostracod fauna of the intertidal zone in the vicinity of the Seto Marine Biological Laboratory. Publications of the Seto Marine Biological Laboratory 22: 1-30.
• Ward, J. V., Malard, F., Stanford J. A. and Gonser, T. (2000) Interstitial aquatic fauna of shallow unconsolidated sediments, particularly hyporheic biotopes. Pp. 41-58. In: Wilkens, H., Culver, D. C. and Humphreys, W. F. (Eds) Subterranean Ecosystems. Elsevier, Amsterdam.
• Watanabe, S., Tsukagoshi, A. and Higashi, R. (2008) Taxonomy and ecology of two new interstitial Ostracoda (Podocopida: Cytheroidea) from Shimoda, central Japan. Species Diversity 13: 53-71.

私は、博士論文の研究対象として、エゴノネコアシアブラムシCeratovacuna nekoashiを選び、そのゴール形成のプロセスや、社会性の進化についての研究を調べました。このアブラムシは、関東の雑木林や山地に普通に見られ、初夏にエゴノキStyrax japonicusに可愛らしい、花が開いたような形のゴール、エゴノネコアシ(図1)を作ります。昆虫が、産卵したり、摂食したりする刺激で植物組織を都合良く変形させてしまうものを、ゴール(虫?、虫こぶ)といいます。「ネコアシ」という名前は、ゴールが猫の足先に似ることに由来します。複数の房室(これをサブゴールと呼びます)が集まったものが一個のゴールで、たった一個体の「幹母」という世代のアブラムシによって作られます。そして、単為生殖によって生まれた幹母の娘たちが、ふたたび単為生殖によってサブゴールの中で繁殖していきます。花に似た形のゴールは、アブラムシがエゴノキの花芽形成に関わる遺伝子のシステムを操作することによってできるらしいことがわかりましたのですが、この話はまた別の機会にいたしましょう。

エゴのネコアシアブラムシはヒラタアブラムシ亜科(Hormaphidinae)のツノアブラムシ族(Cerataphidini)という分類群のメンバーです。この仲間は、熱帯域を含む東南アジアにおよそ70種が分布し、エゴノキ属にいろいろなタイプのゴールを作るということを知り、ぜひ、実際に調査してみたいものと考えていました。19世紀末から20世紀前半の文献の挿絵にあるインドネシアやマレーシアのゴールは、ネコアシに劣らず奇妙な形をしたものばかりです。私は、無給の研究員を続けていましたが、幸運にも、藤原ナチュラルヒストリー振興財団から研究費を2度にわたり頂く機会に恵まれ、そういったツノアブラムシ類のゴールを実際に観察し、ネコアシの仲間について抱いていた曖昧模糊としたイメージを、現実のものとして把握する機会を得ることができました。女性である私に、A. ウォレスのような探検家のまねごとなどはできませんが、それでも、何回かの東南アジアへの旅は、すばらしい体験で、冒険心を満足させてくれるのに十分でした。

2) 寄主転換と分類

ツノアブラムシは、寄主転換という面倒なことをします。ゴールが成熟すると、翅の生えたアブラムシ(有翅虫)が出現して、1次寄主のエゴノキ属からタケ、イネ科草本、ヤシ科植物などの2次寄主に移住します。エゴノネコアシアブラムシの場合、2次寄主はアシボソというイネ科草本です。有翅虫は、単為生殖により仔虫を生んで、葉裏などに露出したコロニーができます。ほとんどの種の2次寄主上の世代は、頭に1対のツノをはやしていて、「ツノアブラムシ」の名は、ここから由来しています。やがて2次寄主のコロニーでも翅の生えた虫が現れて、再びエゴノキ属の樹木に戻ります。この有翅虫は、産性虫と呼ばれ、腹の中にオス・メス(有性世代)の胚子を持っています。その有翅虫が、1次寄主までたどり着き、オス・メスが生み出され、そこで初めて有性生殖、すなわち遺伝子の混ぜ合わせが起こるのです。こうしてできた受精卵から孵化したのが幹母といわれるゴールを誘導する世代です。1次寄主上のアブラムシと、2次寄主上のアブラムシの形態差は著しく、頭部のツノのほか、全体のプロポーション、ワックスプレート(表皮に見られる?物質を分泌する特色ある腺構造)の配列など、たくさん相違点があります。このため、たとえ同種であっても、別種やときには別属として記載されていたものもあったほどで、これが、ツノアブラムシの分類を難しくしていました。

3) 社会性

アブラムシが社会性昆虫の仲間入りを果たしてから、既に30年たちます。ツノアブラムシのゴールは、アリやシロアリの巣に対応するものと考えれば良いでしょう。ゴールの中で生産される2齢の兵隊は利他個体で、通常、脱皮・成長はしません。兵隊の役目は、ゴールを守ること、清掃をすることなどです。ゴールは、外敵、ことに蛾の幼虫にねらわれやすく、兵隊は、そのような外敵に組み付いて、口器で突き刺し、毒液を注入して撃退しようとします。同種の侵入者もときには攻撃の対象になります。また、頭に生えたブラシのような剛毛をつかって、排泄物である甘露や脱皮殻をゴールの外に押し出します。こうすることで、ゴール内の限られた空間を有効に使うことができます。

4) 研究の主軸

博士論文を書き終えてから、十数年間、ゴール世代と2次寄主世代の対応をつけるという、分類学的な研究を基盤に据え、ゴール内でのコロニーサイズはどの程度まで大きくなるのか、ゴールは最長どのくらいの期間続くのか、アブラムシの社会性はどのレベルまで到達しているか、そのようなことを念頭に置きながら、調査旅行に出かけては、データを収集しました。その結果、台湾やスマトラ、タイの種を含む10種以上のツノアブラムシについて、世代間の対応を明らかにすることができました。例えば、図2は、タイのネッタイタケツノアブラムシPseudoregma carolinensisという種類です。タケ上の2次寄主世代(b)はよく知られたアブラムシですが、1次寄主世代は未発見でした。私たちは、シャムアンソクコウノキStyrax benzoides上のゴール(a)を初めて見つけ、この種の1次寄主世代であることをあきらかにしました。

5) 巨大な頭の兵隊、ゴール内での有性生殖と産卵

1998年から、チェンマイ大学のSawai Buranapanichpan博士が研究に参加してくださって、タイ北部で調査をすることができました。タイ北部には、シャムアンソクコウノキに、エゴアブラ属Astegopteryxの複数種が互いによく似たゴールを形成します。その中でも、チェンマイ近郊で見られる、たいへん奇妙な習性を持つエゴアブラムシの1種を紹介したいと思います。Astegopteryx spinocephalaという名で私たちが記載したこのエゴアブラムシの2齢の兵隊は、アンバランスな、といえるほど、突出した巨大な頭部を持ち、そこに、まるでスパイクを打ち付けたように剛毛を生やしています(図4・5)。多くのツノアブラムシと違って、この種は寄主転換をしません(図10を参照)。ゴールの中で生産される有翅虫は、オス・メスを産む産性虫で、シャムアンソクコウノキだけで生活環を完了させるのです。この生活環は、前述した寄主転換を行うタイプの省略版で、このように1次寄主だけで生活環を完了させるアブラムシのゴールは、その遺伝子が毎年ゴール形成という試練を乗り越えてきたためか、たくさん見られます。実際、調査地のシャムアンソクコウの木には、おびただしい数のゴールができていました。エゴノネコアシに似た、複数のサブゴールを持つ花型のゴールです(図3)。この細いサブゴールの先端には、直径1ミリにも満たない小孔が一つだけ空いています。小孔をルーペで観察すると、なにやら栓のようなものが、孔を塞いでいるのですが、それが、生きた兵隊の頭だとわかったときにはびっくりして、思わず「あれっ!!」と声を出してしまいました(図6a)。これらの「門番」は、6匹ないし7匹が固まって、しっかり入り口を塞いでいます(図5)。サブゴールを指でたたいたりして刺激すると、兵隊が中から次々にとび出してきます(図6b)。こうして、捕食者の侵入からゴールを守っているのですが、兵隊がゴールを出てから時間が経過すると、兵隊が再び戻るのが難しいほどガードが厳しくなります。一度外に出てしまった兵隊は、中で守りについた別の兵隊とかなり激しい突き合いをした後、ようやくゴールに入れてもらえるようでした。棘だらけの頭で突かれると、痛そうですね。兵隊は、この頭を使って、先ほど述べたゴミ出しもします。この「頭栓」は、アリ学の大御所のE. O. ウィルソンが紹介した挿絵で有名な、巨大な頭で巣口をふさぐ 兵アリの「生きたドア」の例と見事に収斂していますが、社会性アブラムシでは、初めての事例です。

大きな頭の謎は、すんなりと解けました。しかし、もう一つ奇妙なことがありました。3月の下旬から4月の初め、乾ききったタイの調査地を訪れると、ゴールの中には、オス・メスが見られ、そこで交尾、繁殖しているらしく、多数の卵も生まれていることがわかったのです(図7)。これは、兵隊が卵保護をするという初めての事例であるとともに、少々難問でもありました。有性世代にとっては、ゴール内で交尾・産卵し、卵が孵化するまで兵隊に守ってもらう以上に、安全なことはありません。しかし、彼らはどうやってゴールにはいるのでしょう。はじめから、有翅虫がゴール内で産んだのでしょうか。それとも、有翅虫が実際に飛び出して行くのは見ていますから、有性世代は外からゴールの中に入ってくるのでしょうか。オス・メスは成熟して仔虫の形をしており(幼体型)、摂食もせず、メスは一個しか卵を生みません。体長0.5ミリほどの有性世代を、面相筆を使ってゴール上においてやると、小孔の周りの溝となった縦線をガイドラインのようになぞって入り口にたどり着くのを、何度も確認しました。しかし、兵隊は侵入を許しません。2003年は、時期が良かったのでしょう、偶然に自然状態で有性世代がゴールに侵入しようとしているところに出会いました(図8)。そういった7個体の有性世代を筆で集めて、標本として持ち帰り、あとでオス・メスの判定をしました。7個体は、全てオスでした。2004年にはさらに、ゴール上にいた110個体を集めて性別を調べたところ、106個体がオスでした。ここまでくれば、答えは出たも同然です。

2004年と2006年に、簡単な実験をしました。ゴールを分解し、若い有翅虫を取り出して1個体ごと細い管瓶に閉じこめ、最初に生み出した1~-4個体の幼虫を隔離し、アルコール標本にします。合計100個体の有翅虫を使って実験しましたが、そのうち65個体が、幼虫を(全部ではなく)一部分だけ産んでくれました。そのうち60個体が産んだ幼虫は、メスばかりです。残り5個体の有翅虫は、オス・メスの両方を産みました。また、同じ65個体の残存胚(おなかの中に残っていた胚子)を調べると、45個体は、オスの胚子を産み残し、残り20個体の有翅虫は、オス・メス両方を産み残していました(図9)。

また、ゴールをプラスチック・ケースに入れておき、ゴールから這い出してきた総計1,187個体の有翅虫のおなかを解剖して調べたところ、持っていた3,408個の胚子のうち、メスは1%以下のたった33個でした。他方、ゴール内に残存していた、羽化したての有翅虫1032個体が持っていた5,883個の胚のうち、メスの胚は39%の2,282個もありましたから、メスはどこへ行ってしまったのでしょう。

有翅虫が採用している産み分けのルールは単純で、「ゴール内で先にメスだけ産み、オスの胚を持ったまま飛び出す」だったのです(図10)。このようなやり方でオス・メスの産み分けをしている例は、アブラムシでは初めてです。ゴール内では一部のオスが産み出されていると考えられますが、基本的に外交配outbreedingが保障されていることになります。しかし、たまには、メスも産性虫が外に運ばないと分布を広げられず、同じ木にばかりゴールができることになってしまいます。この点は残念ながらよくわかっていません。

オスは兵隊のガードを破って、ゴール内に入れるのでしょうか?私たちがピンセットでサブゴールに付着したオスを採集しようとしていたとき、ピンセットの刺激に反応して兵隊が飛び出した直後、兵隊のガードが甘くなった一瞬の入り口が開いたすきをついて、オスがすばやく入り込むのを観察しました。兵隊は、オスにハラスメントともいえるような意地悪をして、「粘り強い」オスを、メスのかわりに選んでいるのかもしれません。

すっきりと謎が解けた時は、それがささやかな問題でも、研究を続けていてよかったという気がします。このエゴアブラムシの仲間については、まだわからないことが多く、今後も力の続く限り研究を続けていきたいと思っています。

謝辞

研究助成金をいただきましたが、そのことにより、チャンスをつかみ、研究する自由を得ることができました。心より財団にお礼申し上げます。

• Kurosu, U., J. Narukawa, S. Buranapanichpan & S. Aoki (2006) Head-plug defense in a gall aphid. Insectes Sociaux 53: 86-91.
• Kurosu, U., S. Buranapanichpan & S. Aoki (2006) Astegopteryx spinocephala (Hemiptera: Aphididae), a new aphid species producing sterile soldiers that guard eggs laid in their gall. Entomological Science 9: 181-190.
• Aoki, S., U. Kurosu & S. Buranapanichpan (2007) Female production within the gall and male production on leaves by individual alates of a social aphid. Insectes Sociaux 54: 356-362.

生物学者は、自身の研究目的に適合した材料を常に求めている。しかし、良い材料を見つけるのは容易ではない。また、見つけたと思ってもそれを実験、研究に使えるように培養・飼育することも容易ではない。もう数十年前になるが、面白い話があった。ある研究者が、南米で珍しい植物を見つけた。種子が発芽し、開花・結実するまで、数日間しかかからない種類である。実験の効率化という点で理想的と判断して、種子を持ち帰った。ところが、この種子が発芽しない。結実してから、発芽まで一年近く休眠するらしい。これでは材料として利点が少なく、生活史の一時期だけが早いに過ぎない。このように、研究に適した材料を探すのは、困難が多い。

もう一つは、野外の生物を実験室で飼育・培養する困難さである。ショウジョウバエなどは、簡単で大量に飼育できる利点がある。しかし、他の生物では、かび(菌類)や細菌に汚染されがちである。実は、筆者は40年以上の研究生活を、粘菌という一つの生物と共に過ごした。粘菌というのは、森や林の中で見つかり、胞子のうは形や色が様々である。かつて、紀州の奇人で大学者でもあった南方熊楠がこれを研究したのは有名であり、昭和天皇も那須で研究されたといわれている。この胞子が発芽し、やがて変形体という不定形のものができる。大きさは条件にもよるが、畳一畳分に広がることもあり、種類により色も形も様々である。森の落葉や朽ち木の上で多くの場合黄色っぽく、ねばねばした状態である。粘菌の名もこのねばねばに由来している。ところで、この変形体内では原形質が激しく流動していて、顕微鏡で見ると、カエルのみずかきの血流を見る感じである。しかし、粘菌の変形体に特徴的なのは、一定時間一方向に流れると短時間停止し、ついで逆方向に流れる往復運動を示すことである。この原形質流動はわが国の研究者が中心に解析され、筋収縮と類似した機構であることが明らかにされている。すなわちアクチンとミオシンの相互作用がもとで、エネルギー源はATPである。

ところでこの粘菌の変形体は培養が容易ではなかった。野外から採集してきても、まずあまりふやすことはできない。ところが、アメリカ原産のフィザルム・ポリセファルムという種類は、湿ったペーパータオルや濾紙の上で、オートミールを餌にしてふやすことができる。

しかし、この方法もこれまで安定せず、かび(他の菌類)がふえて、変形体があまりふえなかったりする。かつては、朝研究室に行くと、培養している粘菌のその日のご機嫌伺いが常であった。ところが、1960年代になり米国ウィスコンシン大学で、変形体の純粋培養に成功したとの報があった。早速研究室をあげて追試にかかり、様々な困難を越えて、年末に培養することができた。予想とは全く違って、純粋培養の変形体は直径100μmくらいの粒で、それを個体の培地へ置くと、互いに融合して樹枝状の変形体になる。この方法が確立してから材料の心配はなくなり、研究は一段と進んだ。実は、成功がわかったのは大晦日であったのを今でもよく覚えている。ところで、培養や飼育の研究は困難になりつつある。というのは、野外からの生物を実験室で育てるには大変な労力と時間がかかる。しかも、成功率はあまり高くない。現在の状況でこんなテーマを卒論や大学院の学生に与えることは不可能である。もし失敗したら彼らの努力に報いることができない。まさか失敗の経過を論文にするわけにはいかないとして、おそらく大学の研究室ではそのような研究を敬遠しがちと思われる。したがって、野外で珍しい種類の生物を見つけても、それを実験系に組み込むことは容易ではない。しかし、そのような地味で夢多い研究が将来の生物学にとって重要なことは、数多くの事例が示している。ナチュラルヒストリーの分野の人々にも、そのような生物の発見と、飼育・培養に力を注いでもらうように切望している。そして藤原ナチュラルヒストリー振興財団がこのような地味な研究に役立つことを願っている。

図1: 満月(国立天文台提供)
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1969～1976年の米国アポロ探査・旧ソ連ルナ探査により持ち帰られた約380kgの月試料の分析により、「月の科学」は劇的に進みました。月の白く見える「高地」と呼ばれる領域は カルシウム(Ca)やアルミニウム(Al)、ケイ素(Si)を主成分とする斜長岩からできており、黒く見える「海」と呼ばれる領域は火山活動によって地下から噴出したマグマが冷えて固まった玄武岩でできていることがわかりました。また、これらの岩石の放射年代分析の結果から、「高地」と呼ばれる領域は今から41～45億年前に、「海」は今から30億年前から39億年前にできたことがわかりました。また多くの衝突溶融岩(隕石衝突によって融けた岩石が再び固まったもの)が見つかり、その年代が38～40億年の年代を示す事から、今から約39億年前頃に、月面に直径数百kmの盆地やクレーターと呼ばれる「お椀型」の窪地を形成するような彗星や小惑星などの衝突が立て続けに起こった時期「後期重爆撃期」があったことがわかっています。このことから「白く見える高地が45～41億年前にでき、39億年前頃に大きな盆地やクレーターができ、その後、39～30億年くらい前に黒く見える「海」ができた」というのが「月の歴史」の定説になっています。

図2: 海と陸(NASA提供)
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その後、1990年代になり、NASAが再び月を目指したクレメンタイン、ルナープロスペクター探査機の月全球のリモートセンシング観測により、アポロやルナの試料は、KREEP 物質と呼ばれるカリウム(K), 希土類元素(REE),リン(P)、ウラン(U), トリウム(Th) 等の特殊な微量元素(専門用語で「不適合元素」)が多い地域から採集されていることが明らかになってきました。つまり、広く受け入れられている「月の進化論」は化学的に偏った岩石試料を元に構築されている可能性が指摘され始めました。

一方、近年南極氷床や砂漠などから、月面を飛び出し地球に飛来したと考えられる隕石(月隕石)が数多く発見されています。アポロ・ルナ試料が、月の表側の赤道付近に限局したサンプルであるのに対し、これらの月隕石は、月の裏側や深部を含む未探査領域からのサンプルである可能性が高く、「月の地殻進化が全球レベルでどのように起こったのか」を理解する上で重要な鍵として注目されています。しかし、これらの月隕石の多くは、起源の異なる岩石片や鉱物片の寄せ集めである多種混合角礫岩であり、更に角礫化時(月面上でのインパクト時)の熱変成等により後述する放射壊変系が乱されているなど、地殻の進化に関する正確な年代情報を引き出す事が困難とされてきました。

研究の成果

図3: SHRIMP(広島大学提供)
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そこで筆者らは、リン酸塩鉱物の「マグマからの結晶化時にウランを取り込み易く、鉛を取り込みにくい」という特徴に着目し、広島大学設置のイオンマイクロプローブSHRIMPの高い空間分解能を駆使し、世界に先駆け、リン酸塩鉱物の局所ウラン-鉛系(U-Pb系)年代分析に取り組んできました。イオンマイクロプローブとは、試料表面に直径数μm～数十μmのイオンビーム(一次イオンと呼ぶ)を照射し、そのイオンと試料表面の衝突によって発生するイオン(二次イオンと呼ぶ)を質量分析計で検出する分析装置です。ウラン(²³⁸Uと²³⁵U)が、それぞれ半減期45億年と7億年で規則正しく鉛(²⁰⁶Pbと ²⁰⁷Pb)に放射壊変することを利用し、リン酸塩鉱物に含まれる²³⁸U, ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb等のイオンの数比を調べる事で、マグマが冷えてリン酸塩鉱物が結晶化する約600℃になった時の年代(結晶化年代)を求める事ができます。600℃以下ではウランや鉛の元素の動き(拡散)が鈍くなるので、このような温度のことを閉鎖温度と呼びます。リン酸塩鉱物の閉鎖温度は比較的高いので、結晶化した後に、衝突現象のような2次的イベントによって数百℃程度に鉱物の温度が上がっても元素の移動が少なく、年代情報がリセットされにくいという大きな特長があります。

もう一つのU-Pb年代分析の大きな利点として、半減期の異なる²³⁸U→²⁰⁶Pb系、²³⁵U→²⁰⁷Pb系の二つの放射壊変系を併用する事により、仮に2次的なイベントによってリン酸塩鉱物が熱変成を受けた場合にも、結晶化年代と変成年代の二つの年代情報を導き出せることが挙げられます。

図4: コンコーディア: ²⁰⁷Pb/²³⁵U比、²⁰⁶Pb/²³⁸U比の経時的変化
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図4は、²⁰⁷Pb/²³⁵U比(横軸)、²⁰⁶Pb/²³⁸U比(縦軸)が、どのように時間変化をするかを表したコンコーディアと呼ばれるものです。先に述べたように、リン酸塩鉱物が結晶化する時に「ウランを取り込み易く、鉛を取り込みにくい」という性質があるため、結晶化した時(時刻=0)は原点に位置し、時間と共に放射壊変が進むと進化曲線を右上へと移動して行きます。ここで、結晶化後30億年(図中の3Ga点)に2次的イベントが起こり、U-Pb系が乱されたとしましょう。「リン酸塩鉱物は鉛を取り込みにくい」という性質から、熱変成を強く受ける程、鉛は鉱物から逃げて行きます。従って、鉱物毎の変成度の度合いによって、分析データは3Ga点から原点に向かって、直線上にQ1, Q2, Q3とばらつき、完全にリセットされると原点に戻ります。更にその後10億年経つと、変成を受けなかった3Ga点は40億年を示す4Ga点へ、完全にリセットされてしまった鉱物は10億年を示す1Ga点へと進化曲線上を移動します。そして、中途半端に変成を受けたQ1,Q2,Q3の点は、4Ga点と1Ga点を結んだ直線上の点(●)に並ぶ事が予想されます。この特徴を利用して、分析で得られた2種類のPb/U比をコンコーディア図にプロットし、直線状にばらつく場合には、進化曲線と回帰直線の交点から結晶化年代と変成年代(この場合、40億年と10億年)を導出する事ができます。

約10μmに絞った酸素イオンビームを用いて、鉱物レベルで年代情報を導き出す我々の分析手法は、「海」起源と「高地」起源の砕屑物の混合のような複雑な組織を持つ月試料の年代学的議論を可能にしました。筆者等はこれまで、約10ヶの「海」起源月隕石のU-Pb年代分析を行い、未探査領域の火成活動の絶対年代を明らかにしてきました。まだサンプル数が少ないものの、月隕石が示す「海」の火成活動は概ね29～39億年の年代を示し、アポロ計画やルナ計画の着陸地点の年代と調和的な結果となりました。このことから、ウサギの姿に見える黒いシルエットは、おおよそ39億年前から29億年前までの約10億年間の間に形成されたと考えられます。このことは、単位面積当たりのクレーター数の密度分布を比較し、地質ユニットの相対年代を議論する「クレーター年代学」の結果とも整合的です(隕石等の物体が月面に均等に衝突すると仮定すると、古くにできた領域は、新しくにできた領域よりも、隕石物質に曝される時間が長いため、単位面積当たりのクレーターの数が多くなります)。

図5: 隕石(ミュンスター惑星学研究所提供)
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ところが筆者等は最近、カラハリ砂漠で発見されたボツワナ産月隕石Kalahari 009隕石中に43.5億年前の火成活動の痕跡を発見しました。この結果は、これまでアポロ・ルナ月試料の放射年代分析やリモートセンシング観測によるクレーター年代などから知られていた月の火成活動時期である29～39億年を約4億年も遡るもので、月形成直後の数億年内(つまり従来の説では高地の形成時期)に「海」を形成する火成活動が既に始まっていたこと、を示唆します。さらに興味深いことは、このKalahari009隕石は、これまでに見つかっている「海」起源の玄武岩やリモートセンシングで観測されている"見えている"「海」のThやKREEPの元素濃度よりも1～2桁低いことです。これまで、玄武岩がKREEP成分を多く含む理由として、(1)月のマグマオーシャンの最終固化物質であるKREEP層が地殻直下に44億年前頃には形成し、その後、より深部に起源を持つ玄武岩マグマが噴出する際にKREEP層を横切る為にKREEP物質で汚染される、(2)高濃度のKREEP成分こそが玄武岩マグマの熱源である、という説が提唱されてきました。しかし、カラハリ隕石の非常に低いKREEPやTh濃度は、KREEP層が月全球規模で発達していなかった可能性や、KREEP成分を熱源としない玄武岩マグマの生成過程、を示唆する結果であり、従来の「月の進化モデル」の再考を迫る重要な知見となりました。また最古の形成年代にも関わらず、宇宙線照射年代が極めて短いこと(約200年)、クレーターの密度分布年代学やリモートセンシング観測による月全球の化学組成マップと照らし合わすと、現在の月面には同隕石と関連づけられる「海」の領域が存在しないこと、などから、カラハリ隕石は、厚いレゴリスに覆われている知られざる太古の「海(cryptomare)」から、隕石衝突により掘り起こされ、地球に飛来した隕石であると考えられます(Terada et al. Nature 2007年12月6日号)。地上からの観測やリモート観測から、反射率の高い白っぽい領域(高地起源の砕屑物の多い領域)にできたクレーターの周辺に、下層の黒い物質(玄武岩マグマ?)が掘り起こされ、まき散らされた特徴(ダークハロークレーター)を示すものが存在することから提唱された「Cryptomare(埋もれた海)の存在」というパラダイムを、同位体地球化学的に実証する発見となりました。

この隕石は、これまで発見された月隕石の中で最も大きく13.5kgもあるため、世界中の研究者が手にして研究することが可能です。これまでベールに包まれてきた、地球-月システムの初期進化プロセスを解明する「ロゼッタストーン」になると期待されます。

今後の展望

太陽系46億年の歴史において、天体と天体の衝突による惑星物質の角礫化は、月面に限らず、普遍的かつ頻繁に起こっていた天体現象と考えられています。実際、地球に飛来する隕石の多くは角礫化した複雑な鉱物組織をしめしています。我々が開発した鉱物レベルの年代分析というユニークな分析技術を、これまで年代測定が困難であった角礫岩質隕石に応用することにより、これまでベールに包まれてきた惑星物質の複雑な進化過程を一つ一つ紐解き、「新しい太陽系年代学」を拓きたいと考えています。