ピロシスティス・フシフォルミス
単細胞生物の種

ピロシスティス・フシフォルミス
科学的分類 この分類を編集する
ドメイン： 真核生物
クレード: サール
上門: 歯槽骨
門: 渦鞭毛藻類
クラス： 渦鞭毛藻類
注文： ゴニャウラカ目
家族： ピロシスタ科
属: ピロシスティス
種：
P. fusiformis
二名法名
ピロシスティス・フシフォルミス
CWThomson、1876年

ピロシスティス・フシフォルミス（Pyrocystis fusiformis）は、熱帯性表層性で運動性のない海洋性渦鞭毛藻（鞭毛微生物）であり、体長は最大1ミリメートル（0.039インチ）に達する。P . fusiformisは、撹乱または攪拌されると生物発光する。沿岸海域では、この渦鞭毛藻は暗くなると発光する。P . fusiformisは1876年のロンドン王立協会紀要で初めて記載された。 [1]

形態学

Pyrocystis fusiformis の名前は、その先細りまたは紡錘形に由来する。[2] P. fusiformisは非運動性であり、これは Pyrocystaceae 科のすべてのメンバーの特徴であり、これらの生物は成体になると鞭毛を失う。 [2] P. fusiformisは大型の渦鞭毛藻類であると考えられており、[3] [4]各細胞はおよそ 970 x 163 μm の長さで、球形の直径は 374 μm である。[5]細胞の葉緑体は、日中は細胞壁に近づき、夜間は核に向かって引っ込むため、実際に細胞の形状を変化させる。[5] P. fusiformis は独立栄養性であり、光合成によって太陽からエネルギーを得ている。[6] P. fusiformisは日中にのみ光合成を行い、両方のプロセスを制御する概日リズムにより、主に夜間に生物発光を行います。[7]

写真は Mattfrantzdotcom によるもので、CC-BY-SA 4.0 ライセンスに基づいて配布されています。
フラスコに注がれた Pyrocystis fusiformisの発光渦鞭毛藻。

生物発光

生物発光は、生物が化学反応によって光を発する現象であり[8]、世界中の発光生物の大部分は海に生息しています[9] 。P . fusiformisによる生物発光は、捕食者を驚かせるための防御機構であると考えられています[5]。あるいは、捕食者を光らせることで捕食者からより目立ちやすくする[6]ためであると考えられており、 「盗難警報」理論として知られています[10] 。

P. fusiformisでは、細胞の細胞膜において、酵素ルシフェラーゼとタンパク質様化合物ルシフェリンの反応により、明るい青色光が生成されます。 [5]青色光は海水中で最も遠くまで届くため、海洋で生成される最も一般的な生物発光色は青色であると考えられています。[9]この反応に用いられる渦鞭毛藻類由来のルシフェリンは、海洋環境で見られる4種類の一般的なルシフェリンの1つであり、[11] P. fusiformisのゲノムは、ルシフェラーゼ酵素を含む他の渦鞭毛藻類と共通の起源を有しています。[5]実験室では、2種類の異なる生物発光の閃光が観察されています。1つは明るく速い発光で、もう1つは薄暗いものの持続時間が長い発光です。これらの閃光の強度と持続時間は、細胞が発光の間に再充電する時間に依存し、回復期間は15～60分、疲労した細胞では6時間と様々です。[12]

ライフサイクル

Pyrocystis fusiformis のライフサイクルは約5～7日で、無性生殖を行う。[7]生殖期には1～2個の遊走子が作られ、親細胞の細胞壁内で成長して新しい細胞となる。[5]培養下で実験室で観察すると、無性生殖は原形質が親細胞壁から離れて収縮するところから始まる。P . fusiformis では、原形質が細胞の中央付近で収縮し、2つの葉を形成する。一方、 Pyrocystis lunulaは分裂中に三日月のような形状を形成する。原形質が分裂すると、生殖細胞に分化する。これらの細胞は急速に膨張し、新しい親細胞を形成する。[13]

生態学

P. fusiformisを含む植物プランクトンは、炭素を固定することで地球全体の炭素循環に大きな役割を果たしている[5]。また、光合成によって大量の酸素を生成する[2] 。植物プランクトンによって生成された酸素の一部は海水に溶解し、従属栄養生物の呼吸を助ける。しかし、大量の酸素は表層水を通じて大気中に拡散し、世界の大気中の酸素の最大50％を占めている。[14]植物プランクトンはまた、海洋食物連鎖の基礎を形成し、ソウギョ、カダヤシ、アミ類[6]、コペポーダ類[ 5 ]などの様々な生物の捕食者である。植物プランクトンたちは、炭素を利用可能なエネルギーに固定することで海洋の一次生産に貢献している。 [15]

P. fusiformisは、海洋水域、熱帯および亜熱帯の湾、貧栄養水域の深さ60～100メートルに最も多く生息すると推定されており[5]、深さ200メートルでも発見されている[3] 。この種は、台湾、アドリア海、黒海、カナリア諸島、バハ・カリフォルニア、ブラジル、インド、中国、オーストラリアで発見されている[16]。

貧栄養水では、窒素（N）は植物プランクトンの成長を制限する栄養素です。[17] 硝酸塩（NO − 3）とアンモニウム（NH + 4）はどちらも窒素の無機形態であり、植物プランクトンに最も頻繁に吸収され、成長と代謝プロセスに必要です。[3] P. fusiformisは、昼夜を問わず硝酸塩とアンモニウムを比較的同等の速度で代謝することが知られており、他の多くの植物プランクトンよりも深い120メートル以上の深さで硝酸塩を吸収できます。[3] P. fusiformisは、表層水の余剰炭素（C）も利用することができ、代謝プロセスに必要なものはすぐに使用し、余分なCはより深いところで使用するために異化して貯蔵します。これにより、有光層全体で比較的一定の細胞分裂速度を保つことができます。[18]

ヒューマンインタレスト

パイロシスティス・フシフォルミスは、海中で観察できる自然現象として人間にとって興味深いだけでなく、家庭や教室での研究のために管理された環境で容易に栽培できることも魅力です。パイロシスティス・フシフォルミスは、科学[19]や美術[20]のプロジェクトのために広く栽培されています。

P. fusiformisは、攪拌された時のみ光るため、水流の可視化に利用でき、水流の違いや捕食者による水質の乱れを発見するのに役立つため、科学的研究にとって重要です。[5] P. fusiformisは、海水中の汚染物質を検出するための生物検定ツールとしても使用できます。 [6]科学者は、P. fusiformis （および他の渦鞭毛藻類）が放出する光の量を測定して汚染の影響を測定します。これは、放出される光の量がこれらの生物の健康状態に関連しているためです。[7]

パイロシスティス・フシフォルミスは、世界中の美術館やギャラリーで作品を展示しているアーティスト、エリカ・ブルーメンフェルドの作品シリーズの主題でもあります。 [21]彼女の大型写真は、パイロシスティス・フシフォルミスが刺激を受けると青い色を発する様子を捉えています。ブルーメンフェルドはスクリプス海洋研究所の科学者と協力し、 「私たちの自然環境と私たちとの関係についての対話を活性化させる」ことを目的として、パイロシスティス・フシフォルミスの撮影を行っています。 [22]

2025年、オランダのファッションデザイナー、イリス・ヴァン・ヘルペンは、 1億2500万本のP. lunulaを使ったドレスをデザインした。[23]

参考文献

  1. ^ マレー、J (1876). 「『チャレンジャー号』内で行われた作業に関する、トンプソン教授（FRS）および民間科学スタッフ長への予備報告書」ロンドン王立協会紀要. 24 : 533. doi : 10.1098/rspl.1875.0067 .
  2. ^ abc 「分類 -- Pyrocystis fusiformis」.輝く鎧の騎士. ウィスコンシン大学ラクロス校. 2015年1月24日閲覧。
  3. ^ abcd Bhovichitra, Mahn; Swift, Elijah (1977). 「大型海洋渦鞭毛藻類：Pyrocystis noctiluca, Pyrocystis fusiformis, and Dissodinium lunula1による光環境下および暗環境下における硝酸塩およびアンモニウムの吸収」. Limnology and Oceanography . 22 (1): 73– 83. Bibcode :1977LimOc..22...73B. doi : 10.4319/lo.1977.22.1.0073 . ISSN  1939-5590.
  4. ^ Sweeney, Beatrice M. (1982). 「Pyrocystis fusiformisにおける概日周期と細胞周期の相互作用」. Plant Physiology . 70 (1): 272– 276. doi :10.1104/pp.70.1.272. ISSN  0032-0889. PMC 1067124. PMID 16662459  . 
  5. ^ abcdefghij Foflonker, Fatima; Cowan, John. 「Pyrocystis fusiformis」. MicrobeWiki . ケニオン大学. 2015年1月24日閲覧。
  6. ^ abcd ライアン（2011年）「DEETによる生物発光渦鞭毛藻（Pyrocystis fusiformis）への影響」アメリカ自然史博物館。 2015年1月27日閲覧。
  7. ^ abc Haddock, SHD ; McDougall, CM; Case, JF (2011). 「家庭での渦鞭毛藻の栽培」.生物発光ウェブページ. カリフォルニア大学サンタバーバラ校. 2015年1月27日閲覧。
  8. ^ 米国商務省、国立海洋大気庁。「生物発光とは何か？」oceanservice.noaa.gov 。 2020年4月27日閲覧。
  9. ^ ab Widder, EA (2010-05-06). 「海洋における生物発光：生物学的、化学的、生態学的多様性の起源」. Science . 328 (5979): 704– 708. Bibcode :2010Sci...328..704W. doi :10.1126/science.11 ​​74269. ISSN  0036-8075. PMID  20448176. S2CID  2375135.
  10. ^ Mesinger, AF; Case, JF (1992). 「渦鞭毛藻の発光は動物プランクトンの硬骨魚類捕食に対する感受性を高める」.海洋生物学. 112 (2): 207– 210. Bibcode :1992MarBi.112..207M. doi :10.1007/bf00702463. ISSN  0025-3162. S2CID  84956226.
  11. ^ Widder, EA (2010). 「海洋における生物発光：生物学的、化学的、生態学的多様性の起源」. Science . 328 (5979): 704– 708. Bibcode :2010Sci...328..704W. doi :10.1126/science.11 ​​74269. ISSN  0036-8075. JSTOR  40655873. PMID  20448176. S2CID  2375135.
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  13. ^ Swift, Elijah; Durbin, Edward, G. (1971). 「海洋性渦鞭毛藻類Pyrocystis fusiformis、Pyrocystis lunula、およびPyrocystis noctilucaの無性生殖における類似点」. Journal of Phycology . 7 (2): 89– 96. Bibcode :1971JPcgy...7...89S. doi :10.1111/j.1529-8817.1971.tb01486.x. S2CID  84742546 – ResearchGate経由.{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  14. ^ Field, Christopher B.; Behrenfeld, Michael J.; R, James T.; Falkowski, Paul (1998). 「G.: 生物圏の一次生産：陸生と海洋の構成要素の統合」. Science . 281 (5374): 237–40 . Bibcode :1998Sci...281..237F. CiteSeerX 10.1.1.1018.4584 . doi :10.1126/science.281.5374.237. PMID  9657713. 
  15. ^ Morel, A. (2002-06-14). 「海洋学：小さな生き物が大きな影響を与える」. Science . 296 (5575): 1980– 1982. doi :10.1126/science.1072561. ISSN  0036-8075. PMID  12065823. S2CID  83220906.
  16. ^ Guiry, MD; Guiry, GM (2003年5月29日). 「Pyrocistis fusiformis」. Algaebase . アイルランド国立大学. 2015年1月24日閲覧。
  17. ^ “栄養段階指数”. Wikipedia . 2020年4月21日. 2020年4月25日閲覧。
  18. ^ Rivkin, Richard B.; Swift, Elijah; Biggley, William H.; Voytek, Mary A. (1984-04-01). 「海洋性渦鞭毛藻類Pyrocystis noctilucaとPyrocystis fusiformisの自然個体群による成長と炭素吸収」.深海研究パートA. 海洋学研究論文. 31 (4): 353– 367.書誌コード:1984DSRA...31..353R. doi :10.1016/0198-0149(84)90089-X. ISSN  0198-0149.
  19. ^ デビッド・ワイト（2014年2月9日）「生物発光：暗闇で光る渦鞭毛藻の調査」サイエンス・バディーズ誌。 2015年1月24日閲覧。
  20. ^ Rober, Mark (2013年7月30日). 「光る藻類の噴水」（動画） . YouTube . 2021年12月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年1月24日閲覧。
  21. ^ グッドフェロー、メラニー（2012年5月9日）「CultureLab：アーティストが気候変動ショーに研究者と参加」ニューサイエンティスト。 2015年1月27日閲覧。
  22. ^ ブルーメンフェルド、エリカ (2015). 「生物発光 - 作業声明」エリカ・ブルーメンフェルド. 2015年1月27日閲覧。
  23. ^ Friedman, Vanessa (2025年7月9日). 「This Dress Is Alive. Really」 . 2025年8月14日閲覧。
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