シュミット海洋研究所の研究チームが31種の新種を発見
これは、一般的にゴッサマーワームとして知られるトモプテリス属の新種です。探査科学チームは、科学者がこれらの驚くべき動物を研究するための新しい非侵襲的な方法を提供する新技術をテストしました。写真提供：ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute
水深800メートルで、メスのタコ（Haliphron atlanticus）がクラゲを捕食している。摂食行動を観察することで、科学者は中層生物群集の機能を理解し、地球上で最大の生息地における炭素循環など、私たち全員が依存しているプロセスについての洞察を得ることができる。写真提供：ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute
毒を持つ刺胞動物であるカツオノエボシ（Physalia physalis）の近縁種である群体性海洋無脊椎動物、クダクラゲが、深度350メートルで深層粒子画像流速測定法（DeepPIV）を用いてスキャンされた。この画像システムは、MBARI（モントレー湾水族館研究所）のバイオインスピレーション・ラボが、ゼラチン質の動物の3Dモデルを作成するために開発したものである。この種は今回の発見以前には記載されておらず、おそらく新種である。写真提供：ROV SuBastian / Schmidt Ocean Institute
シュミット海洋研究所の調査船ファルコー号に乗船した国際的な中層水専門家チームは、南大西洋の熱帯海域、ブラジル沖で行われた最近の探査で、20種以上の新種の海洋生物を発見した。科学者たちは、太陽光が届く層と海底の間の水域である中層水域を調査するために、高度な技術を用いた。中層水域は、地球上で最大規模でありながら、最も未開拓な居住可能な生態系である。科学者が新種を特定し記載するには数十年かかることもあるが、このチームは技術と専門知識を組み合わせることで、わずか数日でこれらの種が新種であることを確認することができた。
このリストには、カニやロブスターの仲間である甲殻類の一種であるヨコエビ、体形から予想されるよりも速く動く極細のワーム、9種類のクラゲ、クラゲやサンゴの仲間である群体生物であるクダクラゲ類7種、泳ぐ際に使うきらめく繊毛で有名なクシクラゲ類7種、粘液の巣に住み、無脊椎動物よりも人間に近いオタマジャクシのような生物であるオタマボヤ類4種、そして肉眼で見える単細胞生物である巨大なリザリア類2種が含まれています。
オズボーン氏によると、調査チームは予想をはるかに上回る多様性と数の中層生物を目撃したという。その中には、ガラスイカや、鮮やかな赤いクラゲを捕食する外洋性のタコなどが含まれていた。
海洋の中層水域は、そのアクセス困難さと膨大な水量のため、地球上で最も探査が困難な領域の一つです。笹川平和財団のオーシャンショット研究助成プログラムは、この研究を可能にした2つの中層水域研究プログラムに資金を提供しました。1つは西オーストラリア大学、もう1つはアメリカのビゲロー海洋科学研究所を拠点としています。
新種の特定に用いられた技術は、画像システムと遺伝子解析を組み合わせたものであった。
イメージングシステムには、MBARI（モントレー湾水族館研究所）のバイオインスピレーションラボが開発したDeepPIV（粒子画像流速測定法）とEyeRIS（リモートイメージングシステム）装置が含まれており、これらはシュミット海洋研究所の遠隔操作無人探査機（ROV）SuBastianに取り付けられた。DeepPIVとEyeRISは、海洋生物をスキャンするための高度な非侵襲的ツールであり、レーザーを使用して生物をスキャンし、その3D画像を作成する。さらに、研究チームは海洋研究開発機構（JAMSTEC）のシャドウグラフカメラをROVに取り付けた。このカメラは、3Dスキャンでは見えない動物のより細かい部分を画像化できる。これらの画像は、科学者が動物を採取することなく、その形状や内部構造を記述するのに役立つ。
中層に生息する多くの動物はゼラチン質で、柔らかく繊細な体をしているため、従来のサンプリング方法では損傷を受けやすい。この課題に対処するため、今回の調査では、科学者が動物を自然の生息環境を模倣した制御された環境で観察できる追加技術が用いられた。これには、西オーストラリア大学で開発された仮想現実チャンバーや、スタンフォード大学で開発された「重力マシン」が含まれる。重力マシンとは、微生物を研究するための流体力学的トレッドミルとして機能する特殊な顕微鏡である。
研究チームは、スタンフォード大学で開発された別の顕微鏡を用いて、中層水中の動物の生理機能に関する重要な新たな知見を得た。Squidと呼ばれるこの顕微鏡は、オープンソースの共焦点顕微鏡である。Squidを用いることで、研究チームは海洋研究において初めて、生きた細胞の内部構造を3Dで画像化することに成功した。画像化された生物の一つは、原生生物と呼ばれる大型の単細胞微生物だった。この顕微鏡によって、科学者たちは原生生物の細胞構造がガラス質の骨格とどのように相互作用しているかを観察することができた。
高解像度画像と並行して、研究チームは船上で採取した標本のゲノム配列を解析し、東北大学のシェリル・エイムズ博士とビゲロー研究所のジョン・バーンズ博士の指導の下、新種を迅速に特定することに成功した。
