科学者によれば、浅い海域は現在、新種が進化し繁栄するための主要な場所となっていますが、過去の時代には多くの魚類が深海を好んでいました。
深海は海洋の水の90％を占めていますが、光合成に必要な日光が届かないため、生物にとって生息が困難な環境です。
この研究によれば、海洋の温暖化により、気候変動が今後数年間で深海魚に大きな影響を及ぼすことになると示されています。
新たな研究によれば、地球の古代史においては、多くの魚類が冷たく暗く不毛な深海の海域を好んだ時期が幾度かありました。
深海は海洋の水の90％以上を占めていますが、魚類の種のうち約3分の1しか生息していません。科学者たちは長らく、その理由は直感的に理解できるものだと考えてきました。浅い海域は温暖で資源が豊富であるため、新種が進化し繁栄するための主要な場所となっているというものです。
「サンゴ礁のような浅い生息地を見ると、サンゴ礁のように非常に多様で魅力的であるため、昔からそのような状態であったと考えがちです」と、ワシントン大学水産海洋科学部の博士研究員として本研究を完了し、現在はオクラホマ大学の博士研究員であるエリザベス・ミラー氏は述べています。「これらの結果は、その前提に実際に疑問を投げかけ、魚類が気候の大きな変化にどのように適応してきたかを理解する助けとなります」。
深海は一般に、約650フィート以上より深い領域と定義されており、この深さでは光合成が行われるのに十分な日光がもはや届きません。つまり、浅瀬に比べて食料や熱がはるかに少なく、生活するのが困難な環境です。
ミラー氏は、2億年前までさかのぼる魚類の遺伝的記録を用いて魚類の系統関係を分析し、驚くべき進化の傾向を特定しました。種分化率、すなわち新種がどれほど速く進化したかは、時代によって増減を繰り返していたのです。数千万年にわたり、新種が浅い海域よりも深海で速く進化していた時期もありました。
ある意味で、この発見は答えるよりも多くの疑問を投げかけています。魚類が或る生息環境を別の環境より好むようになった原因は何だったのでしょうか。また、なぜ一部の魚類は他よりも容易に深海へ移動できたのでしょうか。さらに、これらの古代の変化は、今日見られる多様な種の形成にどのように寄与したのでしょうか。
ミラー氏は、この増減を繰り返す種分化率を地球史の年表に当てはめたところ、重要な役割を果たしたと考えられる3つの主要な出来事を特定することができました。
「最初の出来事は、パンゲアの分裂であり、これは2億年前から1億5千万年前の間に起こりました」とミラー氏は述べています。「これにより新たな海岸線と新たな海洋が生まれ、魚類が浅瀬から深海へ移動する機会が増えました。突然、接近可能な場所が大幅に増えたのです。」
次に起こったのは白亜紀の高温温室期で、約1億年前に起こり、地球史上で最も温暖な時代の一つを示しています。この時期には、海面上昇によりより多くの大陸が冠水し、地球全体に多数の新しい浅い海域が生まれました。
「この時期には、浅瀬の魚類が本格的に台頭し、多様化したのが実際に見られます」とミラー氏は述べています。「現在、浅瀬で見られる種の多様性の多くは、この時代にまでさかのぼることができます。」
3つ目の出来事は、約1500万年前に起こった、やはり大規模な気候変動であり、中新世中期の気候遷移として知られています。これは大陸のさらなる移動によって引き起こされ、海洋循環に大きな変化をもたらし、深海に至るまで地球全体を冷却させました。
「この頃、深海における種分化率が本当に加速したのが見られます」とミラー氏は述べています。「これは特に冷水性の魚類によって促進されました。現在、ワシントン州やアラスカ州沖で見られる多くの種は、この時期に多様化したのです。」
しかし、気候変動だけでは、そもそも魚類がどのようにして深海に生息域を広げたのかは説明できません。すべての種が、より深い海域で生き延び、日光の届かない範囲にある比較的限られた資源を利用するのに適した特性の組み合わせを備えていたわけではありません。
「深海で新種へと進化するためには、まずそこに到達しなければなりません」とミラー氏は述べています。「私たちが発見したのは、種分化率が時代とともに増減を繰り返していただけでなく、深海魚の姿も同様に変化していたということです。」
深海への移行に最初に成功した魚類は、大きな顎を持つ傾向がありました。これにより、深海では不足しがちな餌を捕らえる機会が増えたと考えられます。研究者らは、歴史のずっと後の時代になると、細長く先細りの尾を持つ魚類が、深海への移行に最も成功する傾向があったことを明らかにしました。このような尾を持つ魚類は、水柱の中を泳ぐのではなく海底を滑るように移動することで、エネルギーを節約できました。
「今日、深海に生息する生物を見ると、流線型の体を持つ種もあれば、大きく、恐ろしく、歯の生えた顎を持つ種もいます」とミラー氏は述べています。「これら2つの体の構造は、何百万年も離れた時期に深海へ定着した祖先を表しています。」
これらの出来事は遠い昔の歴史のように思えるかもしれませんが、今日の気候変動が海洋の生命にどのような影響を与えるかについて、私たちに教えてくれる可能性があります。ミラー氏は、今後の研究がこれらの知見を基に、現代の深海魚が気候変動にどのように反応するかを調査し、保全活動に資する情報を提供できることを期待しています。
「この研究から得られた重要な教訓は、深海魚は海洋が冷たいときに繁栄する傾向があるが、気候変動により海洋は温暖化しているということです」と同氏は述べています。「これが今後数年間で深海の魚類に実際に大きな影響を及ぼすと予想されます。」魚類に影響を与えることが今後数年間で深海において予想されます」。
本研究は米国科学アカデミー紀要（PNAS）に掲載されました。共著者には、カリフォルニア大学アーバイン校、カリフォルニア大学デービス校、クレムソン大学、NOAAアラスカ水産科学センター、ワシントン大学の研究者が含まれています。
本研究は米国国立科学財団の助成を受けています。
出典：ワシントン大学
