磁場の地図で大海原を回遊か　シュモクザメの超能力

季節や成長にともなって移動する生きものといえば、渡り鳥やサケを思い浮かべる人がほとんどだろう。しかし、サメも世界中の海を回遊する。たとえばホホジロザメには、南アフリカとオーストラリア沖を往復するものがいる。また、レモンザメは自分が生まれたバハマの小さな島の沿岸に戻ることができる。

サメのこうしたナビゲーションについては長年の謎だったが、2021年5月6日付で学術誌「Current Biology」に掲載された論文で、ウチワシュモクザメ（Sphyrna tiburo）が地球の磁場を利用して行くべき方向を判断できることが示された。

「サメが磁場を検知し、それに反応することを示す論文はほかにもありますが、サメに地図のような感覚があることを示す研究はこれが初めてです」と、論文の筆頭著者で、米海洋大気局（NOAA）の生物学者であるケラー氏は述べる。

サメのナビゲーションの理解が進めば、彼らの行き先を把握してより適切な保護区の設置に役立てられるかもしれない。サメは乱獲や汚染によって甚大な影響を受けており、海で暮らす18種類のサメやエイの数は、1970年に比べて70%減少している。

科学者たちは、何十年にもわたってサメのナビゲーションの仕組みを解き明かそうとしてきた。多くのサメは優れた嗅覚を持っている。これは目的地が近ければ役立つかもしれないが、匂いだけを頼りに長距離を移動するとは考えにくい。そのため、サメは地球の磁場を感じとって方向を判断するという説が有力だった。サメには電磁気を感じ取る器官があり、獲物の追跡に使っているが、それをナビゲーションにも使っているのかもしれない。

地球の磁場は場所によって異なるため、サメの頭には「磁場の地図」のようなものがあり、それによって自分の居場所がわかるという仮説もある。

サメを専門とするケラー氏は、この説を検証するため、20匹の若いウチワシュモクザメを米フロリダ州立大学の研究室に持ちこんだ。ウチワシュモクザメはシュモクザメの仲間で、繁殖のために生まれた場所に正確に戻ってくることから、実験の対象に選ばれた。

ケラー氏のチームは、まわりを銅線で囲んだ水槽に若いサメを入れる実験を行った。「銅線に流す電気の量を変えると、磁場が変わります」とケラー氏は言う。実際に頭に磁場の地図があるなら、磁場を変えればサメの動きが変わるはずだ。

実験の結果は予想どおりで、少なくとも何度かはサメの動きが変わることを観測できた。サメを捕まえたフロリダのメキシコ湾岸と同じ磁場を再現したところ、サメはさまざまな方向に泳ぎ回った。しかし、そこから600キロほど南の磁場を再現したところ、多くのサメが「北」に向かって泳ごうとした。

ケラー氏は、サメが磁場の地図のようなものを使って、目指す場所よりも南にいるように認識している可能性があると述べる。

ただ、実験はそれだけではなかった。

600キロほど北の磁場を再現してみたところ、サメは居場所をつかめず、どちらに向かってよいのかわからないようだった。

サメの地図が南でだけ機能するのはなぜだろうか。ケラー氏が考える可能性の一つは、サメを捕まえた場所の北には陸地しかないので、そこから北に行ったことがないからというものだ。

反対側の南側にはまだメキシコ湾があり、若いサメでもそちらに向かったことがある可能性が高い。この点から、サメは自ら泳ぎ回る中で磁場を学習し、それをつなぎ合わせて地図を作っている可能性があるとケラー氏らは考えている。

「今回の発見から、サメはウミガメと同じような方法で磁場を使っている可能性があることがわかります」と、米ノースカロライナ大学チャペルヒル校の感覚神経科学者で、ウミガメのナビゲーションについて研究しているケネス・ローマン氏は述べる。

ローマン氏によれば、ウミガメのナビゲーションのメカニズムは、海で長い距離を回遊するサケなどの生物が使う方法とよく似ていることがわかっている。

「海を回遊する際に利用できる情報はかなり限られています。そのため、地球の磁場は非常に役立つ手がかりになります」とローマン氏は話す。なお、同氏はケラー氏の研究には関わっていない。

ウミガメの研究からは、磁場を読み取る能力の一部は遺伝、一部は学習によることがわかっている。つまり、ウミガメは遺伝と学習の組み合わせによってルートを認識する。

「サメの場合は、何が遺伝により、何が学習によるのかを判断することはまだできません。しかし、今回の研究はそのためのよい出発点となるでしょう」とローマン氏は話す。

ドイツ、オルデンブルク大学の感覚神経科学者であるヘンリク・モウリットセン氏も同じ意見で、サメが地図を学習するかどうかを判断するのは時期尚早と考える。ただし、鳥の磁気感覚の研究はもっと進んでおり、鳥は「間違いなく学習する」という。

同氏はサメについて、「電気を感知する特殊な感覚器官が関わっているのかどうか、それがどう働くのか気になります。その仕組みが明かされるときが本当に楽しみです」と言う。

もう一つ、ケラー氏が期待している実験がある。米国東海岸にすむウチワシュモクザメは、生まれた場所から北にも南にも移動する。彼らがメキシコ湾にすむサメよりも精巧な地図を持っているのかどうか、それを突き止めることだ。

（文　TIM VERNIMMEN、訳　鈴木和博、日経ナショナル ジオグラフィック社）

[ナショナル ジオグラフィック 2021年5月11日付の記事を再構成]