トビムシ科

トビムシ科
フォトストミアス・ゲルネイ
科学的分類
ドメイン：	真核生物
王国：	動物界
門:	脊索動物
クラス：	条鰭綱
注文：	ストミイフォルメ目
亜目:	魚鱗類
家族：	トビムシ科
属
アリストストミアス Astronesthes Bathophilus Bathysphaera ? ボロストミアス Chauliodus Chirostomias Echiostoma Eupogonesthes Eustomias Flagellostomias Grammatostomias Heterophotus Idiacanthus Leptostomias Malacosteus Melanostomias Neonesthes Odontostomias Opostomias Pachystomias Photonectes Photosotomias Rhadinesthes Stomias Tactostoma Thysanactis Trigonolampa

トゲオイシ科は深海に生息する条鰭類の魚類で、オオトゲオイシ科もその1つです。体長は15cmほどで、最大26cmと非常に小型です。この魚は頂点捕食者で、牙のような歯が並ぶ巨大な顎を持っています。^[1]また、頭蓋骨と上顎のシステムをヒンジで動かすことができ、顎を100度以上開くことができます。^[1]この能力により、通常の長さの50%ほどもある非常に大きな獲物を捕食することができます。^[1]

スズキ科はすべての海域に生息しています。また、水質の理想的な摂食・繁殖条件に応じて、表面から深海域の数千メートルまで、幅広い深さに生息しています。スズキ科の特定の種が回遊行動を示すという証拠もあります。水域の温度、塩分、酸素、蛍光プロファイルは、一部の種（スローンズクサリヘビ Chausiodus sloaniなど）の好む生息地をDVMで昼から夜へと変化させる可能性があります。^[2]

カナダ自然博物館の魚類学者ブライアン・コード氏はかつて、「カナダからは 64 種のドラゴンフィッシュが報告されており、そのうち 5 種が北極圏にまで達している」と述べた。これらの種は、水深 1000 ～ 4000 メートルの中深海から深海域で最もよく見られ、北極圏では、これらの種のほとんどのサンプルがデイビス海峡沿いで捕獲されている。これらの海域の平均温度は約 3 ～ 4 °C である^[3]。この地域で発見された種の例としては、Astronesthes cf. richardsoni、Borostomia antarcticus、Chausiodus sloani、Malacosteus niger、Rhadinesthes decimus、Stomias boaなどがある ^{[3] 。}

深海魚には、生物発光と呼ばれる化学反応によって自ら光を作り出すことができる種が数多くあり、そのひとつである。^[4]発光器官と呼ばれる特殊な器官がこの発光を助けている。深海トンボは頭が大きく、口には鋭い牙のような歯が多数生えている。また、ひげと呼ばれる長い紐状の構造があり、その先端には発光する発光器官が顎に付いている。体の側面にも発光器官が付いている。トミダエビ科の特定の種であるチャウリオドゥスは、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。^[5]この種は青緑色の光を発し、その波長は海中で最も遠くまで届く。深海トンボはひげを前後に振り、点滅する光を出して獲物や交尾相手になりそうな相手を引き付ける。捕食する種の多くは自らも発光するため、捕食者から身を隠すために、食物を消化している間は発光を隠せるよう、胃壁を黒く進化させた。^[要出典]

トビウオ科の魚の顎は、深海での生存と捕食に非常によく適応している。サイズは小さいが、トンボの顎は体重の最大50%の大きな獲物を捕らえるのに適応している。^[6]トンボの長い「緩い顎」は、より短い顎を持つ魚に比べて下顎の内転に対する抵抗力が大きくなる。しかし、下顎の表面積が小さいため、トンボは内転の機械的利点を低下させ、抵抗力の低下によって内転速度を速めることができる。さらに、深海トンボの下顎の内転筋の質量が大幅に減少し、高い内転速度を達成する能力が向上していることがわかっている。^[7]これにより、深海トンボは大きな獲物を素早く効率的に捕らえる能力があるため、獲物を狩る際の競争力が大幅に向上する。

成体のトンボとその幼生の顎の形態における重要な違いは口の形である。成体は細長い鼻のような顔と突き出た顎を持ち、幼生は丸い形の口と突き出ていない下顎を持つ。^[8]

さらに、この科の魚は独特の頭部関節を持っており、これが「緩い顎」を大きく開く能力に貢献している。深海トカゲは頭蓋底と第1椎骨の間に後頭椎間隙と呼ばれる柔軟な接続部を持ち、柔軟な脊索のみが存在する。分類群によっては、第1から第10前椎が縮小しているか、完全に欠落している。^{[9] [10] [11]}この間隙は、この特定の領域での脊索の伸長の結果である。^[10]機能的には、この間隙により深海トカゲは頭蓋骨を引き、口を最大120°まで開くことができ、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大幅に大きい。^[9]これにより、深海トカゲはこのような大きな獲物を飲み込むことができ、極端に食料が限られた環境でより多くの生物を消費する能力を通じて生存率が向上している。

非常によく適応した顎に加えて、トミダエ科の魚は深海での狩りに適した歯も持っている。その歯は鋭く、硬く、濡れると透明になるため^{[6] [12]、}光のない深海では基本的に見えなくなるため、危険な武器となる。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する。^[6]透明性はハイ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、深海トミダエビの透明な歯の先端は海水中でより多くの赤色光を発することが発見されている^[12]。これはさらに、深海トミダエビが生息する深さでは光の透過性が低いため赤色光がほぼ見えないため、その透明性にさらに寄与している。

深海に生息するトゲオイシ類は、28属290種からなるトゲオイシ科に属している。トゲオイシ類は、海の最も深い部分で繁栄するために、独自の適応を遂げている。この科の種は、特定の長波および短波の生物発光を利用して、コミュニケーションをとったり、獲物を誘い込んだり、捕食者の注意をそらしたり、カモ​​フラージュしたりすることが分かっている。^[13]トゲオイシ科は、深海に適応するために感覚器官に多くの独自の適応を遂げている。ほとんどの深海生物は、470～490 nmの吸収範囲に敏感な視覚色素を1つしか持っていない。^[14]このタイプの光学系は、トゲオイシ科によく見られる。しかし、3つのトゲオイシ類の属は、長波と短波の両方の生物発光を生み出す能力を進化させた。^[15]さらに、深海に生息するトゲオイシ類は、遠赤色を発する発光体とロドプシンを持つ網膜を進化させた。^[13]これらの遠赤色発光特性は、650nmを超える長波長の生物発光を生み出します。このユニークな進化特性は、約1540万年前に初めて見られ、stomiidae科内で単一の進化的起源を持っていました。^[13]

ドラゴンフィッシュのメスは2つの異なる卵母細胞群を持ち、1つは成長初期に白くクリーム色で、もう1つは卵黄形成期にオレンジがかった赤色になる。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つの卵巣は成長期にある。^[16]ストミイドは雌雄同体であり、生殖システムを再構成する代わりに配偶子を生産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る。メスの成体ストミイドはオスよりも大きい。^[17]

ドラゴンフィッシュは深海に生息する硬骨魚類の一種で、生物発光を利用して獲物を探知し、交尾相手とコミュニケーションをとる。ドラゴンフィッシュは遠赤色発光する発光体と、650nmを超える長波長の発光に敏感なロドプシンを持ち、深海環境の独特な光条件に適応している。^[13]

産卵は主に10月に行われますが、その前には雄が雌の腹部の側面を突くことによって特徴的な旋回行動が見られます。^[8]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ユニークな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移動できる可能性があります。この研究は、ハダカトビウオの生殖行動と初期の生活段階を明らかにし、ドラゴンフィッシュ種の生態と行動の理解に貢献します。

ある研究では、ルースジョーやドラゴンフィッシュを含むストミッド科に焦点を当て、これらの魚の視覚色素の遺伝子構成と、深海環境の独特の光条件にどのように適応したかを分析しています。この研究は、ドラゴンフィッシュの行動と視覚がどのように進化して深海で繁栄できるようになったかを理解するのに役立ちます。ドラゴンフィッシュは、遠赤色を発する発光体とロドプシンを使用して獲物を検出し、生息地を移動します。^[13]さらに、ドラゴンフィッシュは目のクロロフィルを使用して獲物の微弱な生物発光を検出しますが、これは脊椎動物としては珍しい適応です。^[18]

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、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するために使用されます。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。^[19]硬骨魚類の視覚的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。

トゲオイシ科のトゲオイシは、主に発光するヒゲが特徴で、これは獲物を誘引するルアーとして機能し、種固有の構造である。^[20]これらのヒゲは下顎から前方に伸びており、その発光に引き寄せられる獲物には、ランタンフィッシュやイシモチなどがある。^[4]発光するヒゲの構造が特定の種に特異であることから、解剖学上のヒゲの違いにより科学者が容易に異なる種を識別できるだけでなく、有利な同種認識が可能になり、遺伝的隔離が促進されると提案されている。^[21]トゲオイシ科の種の多様性は、主に種固有のヒゲのおかげで、その系統群の年齢にしては例外的である。^[21]さらに、トゲオイシにおける発光の性的二形性は、種内のさらなる多様性に寄与しているが、研究コレクション内の未成熟標本がより豊富であるため、性的二形の研究は困難である。^[20]

発光するヒゲに加えて、トゲオイ科の魚は後眼窩部に青色発光する発光器官を持っている。 ^{[22]ニジマス}Malacosteus nigerなどの一部のトゲオイ科魚は、眼窩下部に独特の赤色発光する発光器官を持っている。^[22]眼窩下発光器官によって生成される赤色発光のメカニズムは、エネルギー伝達によって促進され、ヒゲの青色発光と化学的に類似していると考えられている。^[22]赤色発光する眼窩下発光器官は獲物を見つけるのに特に役立つが、深海の多くの生物は青色光しか見えないため、トゲオイ科魚によるこの赤色発光は獲物の選択と直接関連していないようで、種内コミュニケーションに使用されているのではないかと仮説が立てられている。^[22]これにより、赤色発光がトゲオイ科魚の獲物の選択をどの程度決定するかという興味深い疑問が生じる。

トゲオイガメ科の種は、青色発光をコミュニケーション、カモフラージュ、および誘引手段として利用している。^[23 ]これらの種は、後眼窩発光器と、顎にある細長い付属器であるヒゲから短波長の青色発光を発する。^[24]ヒゲの軸は円筒形の筋肉、血管、神経線維で構成され、ヒゲの球根には 1 つの発光器がある。^[25]カテコールアミンアドレナリンは、茎内の結合組織に見られる。^{[26]ヒゲの制御に関する 1 つの仮説は、アドレナリンの神経支配がヒゲの動きと発光の両方を制御する可能性があるというものである。}トゲオイガメ属の標本で行われた研究のデータは、この仮説と一致している。なぜなら、トゲオイガメのヒゲは、外部のアドレナリンにさらされると発光したからである。^[26]

アリストストミアス、マラコステウス、パキストミアスなどの種を含む、顎がゆるいトンボは、赤色の生物発光を感知し、生成する能力がある。^[23]これは、目の下にある遠赤色を放出する発光器と、長波長の放射に敏感なロドプシンによって可能になる。 [ ^24]この赤色の生物発光は、獲物を照らしたり、他の遠赤色トンボを検出するために使用される。なぜなら、他のほとんどの種には検出されないからである。^[24]遠赤色を放出する発光器を持つ種は、他のほとんどのトンボの種とは形態や行動が異なっている。例えば、これらの種のひげは、他のトンボのひげよりも構造が単純である。^[23]これらは採餌戦略も異なる。短波長の青色の生物発光をするトンボのほとんどは、規則的な日周垂直移動を行うが、遠赤色を放出するトンボではこれが見られない。彼らが行う採餌戦略は、深海に留まり、遠赤色の生物発光を発して狭い範囲を照らし、獲物を探すことです。^[23]マラコステウス、パキストミアス、アリストストミアスはいずれも赤色の生物発光を起こす眼窩下発光器を持っていますが、この3つの属の眼窩下発光器には、形、色、閃光持続時間、最大発光の点で違いがあります。^[25]

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  アストロネステス・ニゲル
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  バトフィルス・ヴァイランティ
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  チャウリオドゥス・ダナエ
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  エキオストマ・バルバトゥム
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  トルコギキョウ
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  歯状線虫
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  イディアカンサス・アトランティクス
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  ニゲルマラコステウス
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  メラノストミアス・メラノプス
• 
  ネオネステス カペンシス
• 
  フォトストミアス・ゲルネイ
• 
  パキストミアス・マイクロドン
• 
  フォトネクテス・グラシリス
• 
  フォトストミアス・アトロクス
• 
  ストミアス・ネブロサス

• [1]
• Froese, Rainer ; Pauly, Daniel (編)。「Stomiidae 科」。FishBase。2006年1 月版。
• アストロネス科魚類のレビュー
• ニゲルマラコステウス
• 深海の海洋生物学
• 科学と海、ドラゴンフィッシュ
• シースキー、ドラゴンフィッシュ