私たちは、海の生命が光を目指して進むものだと考えがちだ。
水面近くでは、顕微鏡サイズの藻類が太陽のエネルギーを吸収する。それをオキアミが食べる。オキアミを追って魚やペンギン、アザラシ、クジラがやってくる。この巨大なシステム全体は、光合成が始まる上方へと向いているはずだと思われる。
しかし、ロボット探査機はさらに深く潜っていく。太陽の光は消える。冷たい暗闇の中に、鉱物の塔や地殻の亀裂、そして地球の内部から化学物質を運ぶ熱水の流れが現れる。
そして、その中をオキアミが動いている。
迷い込んだ偶然の個体ではなく、繁殖の準備が整った雌たちだ。彼女たちは熱水噴出孔のそばに集まり、そこで暮らす微生物を食べ、それまでほとんど無関係に見えた二つの世界――光に照らされた海の表層と、火山性の深海――をつないでいる。
地球の炎のそばでの科学的発見
この研究を率いたのは、生物海洋学者の キム・バーナード （オレゴン州立大学）だ。国際チームには、アンジェロ・ベルナルディーノ、アンドリュー・ターバー、レイチェル・カプラン、アーロン・ミカレフ、サラ・シーブルックらが加わった。
観測は National Geographic と Rolex の探検 Into the Southern Ocean の一環として、Schmidt Ocean Institute と共同で行われた。科学者たちは調査船 R/V Falkor (too)の船上で作業し、海底は遠隔操作探査機 SuBastianで調査された。
2024年から2025年にかけて、探査機のカメラは南極海の二つの活発な熱水地域―― Hook Ridge と Quest Caldera。まさにそこ、水面下900メートルを超える深さで、研究者たちは深海の噴出孔のそばに集まった南極オキアミを初めて目にした。
これまで、この南極海の最重要の住人は主に水深300メートルまでの上層で研究されてきた。深部での個別の観察はすでに存在していたが、オキアミが熱水噴出孔のすぐそばにいることが記録されたのは初めてである。
すべてが雌だった
Hook Ridge の区域で、探査機は四匹の個体を採集した。標本数は少ないが、その構成は驚くべきものだった。 四匹すべてが、繁殖の準備が整い、最近交尾した成熟した雌だった。
ほぼ九時間にわたるカメラ観察の間に、鉱物の塔のそばで他の雌たちもとらえられた。この期間、研究者たちは雄を一匹も見なかった。
Quest Caldera の区域では、観察は約21時間続いた。ここでは、活動中の噴出孔のそばに、すでに繁殖期の雌オキアミの密集した群れが現れていた。
比較のため、科学者たちは熱水活動から離れた南極海峡の通常の海底区域で35匹の個体を採集した。対照群には若い動物、雄、雌が含まれており、慣れ親しんだ混合構成の個体群だった。
深海の噴出孔がオキアミの特別な「産院」として機能していると断言することはまだできない。しかし、二つの熱水区域で産卵準備の整った雌が異常に優勢だったことは、取るに足らない細部とは考えにくい。
太陽の光なしに生み出される食物
最大の驚きは、動物たちの体内そのものに隠されていた。
海洋の上層は光合成に依存している。藻類が太陽の光を利用して有機物を作り出し、それが食物網の基盤となる。しかし深海の噴出孔には太陽エネルギーがない。
ここでは食物連鎖の始まりを生み出すのは 化学合成である。微生物は地球の地殻から供給される硫黄やその他の化学化合物からエネルギーを得て、それを有機物に変える。
科学者たちはオキアミの腸内マイクロバイオーム、組織の化学的特性、微量元素の含有量を調べた。結果は、雌たちが実際に熱水環境に関連する微生物を食べていたことを示した。化学的な痕跡もまた、偶発的な短時間の訪問ではなく、噴出孔の食物と鉱物水との繰り返しの接触を示していた。
これはこれまでの通念を変える。
オキアミは太陽の光から始まるシステムだけからエネルギーを得られるわけではない。深い海では、地球の化学エネルギーが支える別の食物網に加わっているのだ。
なぜこのような旅をするのだろうか？
数百メートルもの垂直移動にはエネルギーが必要だ。特に、すでに子孫の形成に資源を割いているメスにとっては、そのコストは大きいだろう。
つまり、深海環境は、そのような費用のかかる旅を正当化できる利点を提供しているのかもしれない。
研究者たちは、いくつかの可能な説明を検討している。
第一に、熱水噴出孔の微生物は、高いエネルギー需要期にメスにさらなる栄養を与える可能性がある。一部の細菌性脂質は、オキアミ類の卵巣や胚の細胞膜の形成に関与している。
第二に、噴出孔付近の水には、生殖や子孫の初期発達に重要なマンガン、亜鉛、鉄といった元素が高濃度で含まれている。同時に、組織からは鉛やカドミウムを含む有毒金属も高レベルで検出された。したがって、鉱物環境は利益とリスクの両方をもたらす可能性がある。
第三に、局所的に温暖な水は、理論的には胚の発達を加速させることができる。しかし、この仮説はまだ実験的に検証されていない。
また、メスが深海で直接産卵するのか、それとも摂食後に産卵のために表層近くに戻るのかという根本的な答えも不明である。
この研究では、最終的な答えは出ていないが、 なぜ オキアミ類が噴出孔に来るのか。それは、それ以上に重要なことを明らかにしている。すなわち、繁殖期のメスが実際にこの深海世界を利用し、そこで食料を見つけているということだ。
巨大な世界を支える小さな生き物
南極オキアミは、体長わずか数センチメートルのほとんど目立たない生き物に見えるかもしれない。しかし、その総質量は研究者によって約5億トンと推定されており、おそらく地球上の単一種の野生動物の中で最大のバイオマスです。
クジラ、アザラシ、ペンギン、海鳥、魚がオキアミを食べています。直接食べていない捕食者でさえ、この食物網に関連する動物に依存している。
オキアミは炭素循環にも関与している。植物プランクトンを吸収し、急速に沈降する有機粒子を排出することで、表層水から深海への炭素輸送を助けている。
それにもかかわらず、その個体群は海洋温暖化、海氷の減少、そして工業的漁業による圧力にさらされている。しかし、そのライフサイクルの最も重要な段階がどこで行われるのかを知らない限り、この種を保護することは難しい。
繁殖準備のできたメスが定期的に熱水噴出孔地域を利用しているのであれば、これらの地域は孤立した地質学的名所とは見なせない。それらは、南極海における中心的な種の1つの繁殖に依存する環境の一部である可能性がある。
これは、海洋保護区の計画や、可能な深海鉱物採掘の議論において特に重要である。
生命の垂直軸
この物語は、まるで海の隠された軸を明らかにしているかのようだ。
上方では太陽の光が植物プランクトンの餌を生み出している。下方では地球内部の化学エネルギーが熱水噴出孔の微生物を養っている。そしてその間を、両方のシステムに入り込むことのできる小さな生き物が移動している。
オキアミは水柱を通じて物質とエネルギーを運ぶ。それを地球上で最も大きな動物たちが食べている。その存在は、表層、深海、大気、そして地球の岩石圏を、ひとつの途切れないプロセスとして結びつけている。
海は再び示している。全体性とは静止を意味しない。それは運動から、すなわち上と下、光と闇、水と火の絶え間ない交換から生まれるのだ。
そしておそらく、この発見の最も驚くべき点は、オキアミがこれほど深い場所にいたことではない。人間がその間を通る道を見ることができるようになるずっと以前に、生命がすでにこれらの世界を結びつけていたということだ。
