ストミ科

ストミ科の魚の顎は、深海での生存と捕食に非常によく適応しています。これらの魚は比較的小さいですが、ドラゴンフィッシュの顎は、自身の体重の最大 50% にもなる大きな獲物を捕らえるのに適応しています。^{[ 6 ]}ドラゴンフィッシュの長い「緩い顎」は、その長さのために下顎の内転に対する抵抗力が増大しますが、口腔の「底」がないため下顎の表面積が減少し、抵抗力が軽減され、深海ドラゴンフィッシュの下顎の内転筋の質量が大幅に減少するため、高い内転速度を達成する能力が高まります。^{[ 7 ]}これにより、深海ドラゴンフィッシュは、大きな獲物を迅速かつ効率的に捕らえる能力により、獲物を狩る際に非常に競争力が高まります。

この科の魚は、顎を大きく開けることができるという点で、独特な頭部関節を持っています。頭蓋底と第一椎骨の間には、柔軟な脊索のみが存在する後頭椎間隙があります。さらに、一部の分類群では、第一から第十までの前方の椎骨が縮小しているか、完全に欠如しています。 ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}この隙間は、この特定の領域における脊索の伸長の結果です。^{[ 9 ]}機能的には、この隙間により、深海ドラゴンフィッシュは頭蓋骨を後ろに引き、口を最大120°まで開けることができます。これは、このような頭部関節を持たない他の分類群よりもはるかに大きく開けることができます。^{[ 8 ]}頭部の動きの範囲が広くなると、鰓が露出し、頭部の後ろにある口腔への広い開口部が現れます。これにより、深海ドラゴンフィッシュは大きな獲物を丸呑みすることができ、極めて食料が限られた環境でより多くの生物を摂取できるため、生存率が向上します。

非常に適応した顎に加えて、ストミ科の魚は深海での狩りに適応した歯も持っています。その歯は鋭く、硬く、濡れると透明になります^{[ 6 ] [ 11 ]。}光のない深海では基本的に見えなくなるため、その歯は危険な武器となります。これは、その歯の屈折率が、生息する海水の屈折率とほぼ同じであることを意味します^{[ 6 ]} 。透明性は、ヒドロキシアパタイトとコラーゲンのナノスケール構造によるものですが、深海ドラゴンフィッシュの透明な歯の先端は海水中でより多くの赤い光を発することがわかっています^{[ 11 ]。}赤い光は水にすぐに吸収されるため、これらの深さではほぼ見えないため、これはさらに透明性を高めます。

成魚のリュウグウノツカイとその幼魚の顎の形態における重要な違いは、口の形である。成魚は細長い吻のような顔と突き出た顎を持つが、幼魚は丸みを帯びた口と突き出ない下顎を持つ。^{[ 12 ]}

深海に生息するドラゴンフィッシュは、28属290種からなる系統群であるストミ科に属します。ドラゴンフィッシュは、海の最も深い場所で繁栄するために独自の適応を備えています。この科は、特定の長波長および短波長の生物発光を使用して、コミュニケーション、獲物の誘引、捕食者の注意をそらすこと、およびカモフラージュを行うことが発見されています。^{[ 13 ]}ストミ科は、深海に適応するために感覚器官に多くの独自の適応を備えています。ほとんどの深海生物は、470～490 nmの吸収範囲に敏感な単一の視覚色素のみを持っています。^{[ 14 ]}このタイプの光学系は、ストミ科でよく見られます。しかし、3つのドラゴンフィッシュ属は、長波長と短波長の両方の生物発光を生成する能力を進化させました。^{[ 15 ]}さらに、深海ドラゴンフィッシュは、遠赤色発光する光器とロドプシンを持つ網膜を進化させました。^{[ 13 ]}これらの遠赤色発光特性により、650 nmを超える長波長生物発光が生じる。この独特な進化特性は、約1540万年前に初めて確認され、Stomiidae科内で単一の進化起源を持つ。^{[ 13 ]}  

ストミ科の魚類に焦点を当てたある研究では、ドラゴンフィッシュは遠赤色発光する光器とロドプシンを使って獲物を探知し、生息地をナビゲートすることがわかった。^{[ 13 ]}さらに、ドラゴンフィッシュは目のクロロフィルを使って獲物の微弱な生物発光を探知するが、これは脊椎動物としては珍しい適応である。^{[ 16 ]}

ストミイ科は、その発達過程全体を通して、幅広い性的二形性を示します。成体の雌ストミイ科は雄よりもはるかに大きくなります。イディアカンティナ亜科などの一部の雄ストミイ科は、雌の幼生とは対照的に、幼生期に歯、顎ひげ、機能的な消化管、腹鰭を欠いています。^{[ 17 ]}さらに、雄と雌の間には、視覚による検出能力に大きな差があります。雄は雌よりも大きな目と、より多くの光受容体を含むレンズを持っているため、雌が雄を検出できる距離よりも遠くから雌を検出できます。

ドラゴンフィッシュの雌は一度に2 つの異なる卵母細胞群を示し、1 つは最初の成長段階では白っぽいクリーム色で、もう 1 つは卵黄形成期にオレンジがかった赤色になります。オレンジがかった赤色の卵巣は現在の産卵期に放出され、もう 1 つの卵母細胞群は成長段階にあります。^{[ 18 ]}ストミイ科は雌雄異体であり、生殖器系を再構成する代わりに配偶子を生成するためにエネルギーを使用することで、生殖適応度を高めることができます。成体のストミイ科の雌は雄よりも大きいです。^{[ 19 ]}

ストミ科は、主に生物発光器官の一つである口ひげによって特徴づけられ、この口ひげは獲物を誘引する役割を担い、種特有の構造である。^{[ 20 ]}これらの口ひげは下顎から前方に伸びており、その生物発光に誘引される獲物には、ランタンフィッシュやブリストルマウスなどが含まれる。^{[ 5 ]}特定の種に特有の生物発光口ひげ構造は、遺伝的隔離を促進する有利な同種認識を可能にするだけでなく、解剖学的口ひげの違いにより科学者が異なる種をより容易に識別できるようにすると考えられている。^{[ 21 ]}ストミ科の種の多様性は、主に種特有の口ひげのおかげで、系統群の年代に比べて非常に大きい。^{[ 21 ]}さらに、ドラゴンフィッシュの生物発光の性的二型性は、種内の多様性をさらに高めているが、研究コレクションに未成熟個体が多いため、性的二型性を研究することは困難である。^{[ 20 ]}

ストミ科の魚は、生物発光するヒゲに加えて、眼窩後部に青色発光する発光器を持っています。 ^{[ 22 ]}マラコステウス・ニゲル、すべてのアリストストミアス属、パキストミアス・ミクロドン、チロストミアスなどの一部のドラゴンフィッシュは、眼窩下部に独特の赤色発光する発光器も持っています。^{[ 22 ]}眼窩下発光器によって生成される赤色生物発光のメカニズムは、エネルギー伝達によって促進され、ヒゲの青色生物発光と化学的に類似していると考えられています。^{[ 22 ]}赤色生物発光する眼窩下発光器は、獲物を見つけるのに特に役立ちますが、深海の多くの生物は青色光しか見ることができないため、ドラゴンフィッシュによるこの赤色発光は獲物の選択に直接関係していないようで、種内コミュニケーションに使用されている可能性があると推測されています。^{[ 22 ]}これは、赤い生物発光がドラゴンフィッシュの餌の選択をどの程度決定づけるかという興味深い疑問を提起する。

Chauliodus属のバイパーフィッシュは、アドレナリンがないと30分以上発光することができない。しかし、アドレナリンが存在すると、何時間も発光することができる。^{[ 23 ]}

主に10月に行われる産卵に先立って、雄が雌の腹部の側面を突くことで引き起こされる独特の旋回行動が見られる。^{[ 12 ]}さらに、ドラゴンフィッシュは、目のクロロフィルを使って物を見ることができるという独自の適応能力を持っており、これにより獲物の微弱な生物発光を感知し、暗い生息地をより効果的にナビゲートできる可能性がある。この研究は、裸ドラゴンフィッシュの繁殖行動と初期生活段階に光を当て、ドラゴンフィッシュ種の生態と行動に関する我々の理解に貢献する。

硬骨魚類は、色、質感、形、動きなど、さまざまな視覚信号を示し、これらを使って配偶者を見つけたり、優位性を確立したり、縄張りを守ったり、集団行動を調整したりします。ドラゴンフィッシュは、潜在的な配偶者や獲物とコミュニケーションをとるために赤い光を発する特殊な生物発光器官を持っています。^{[ 29 ]}硬骨魚類の視覚コミュニケーションと行動を理解することは、ドラゴンフィッシュの自然生息地での行動を理解するために不可欠です。

ストミイ科の1種であるMalacosteus nigerを研究し、この種の栄養生態についてさらに調査し、ひいては科全体についてより多くのことを明らかにしようとした。この種は、この科の他の多くの種と同様に、大きな牙、顎、およびより大きな動物を捕食することを示唆するその他の生理的特徴を持っている。北大西洋、メキシコ湾、および太平洋全域の標本の研究では、この仮説とは反対の摂食習慣が示唆されている。獲物の大部分は大型のカラヌス目カイアシ類で、およそ65%から80%の間であり、獲物のバイオマスはおよそ10%から45%の間であった。実際、この科の他の種はより大きな動物を捕食しており、M. nigerも例外ではない。実際、ストミイ科の中では、M. nigerは、その摂食形態が示すように、より大きな獲物に最も適しているように見える。^{[ 30 ]}