巨大な海綿動物が絶滅した北極の生態系を食べている

北極圏中央部の海底を約80マイル（約130キロメートル）にわたって伸びるランゲス海嶺は、岩だらけで不毛で、概して生物が生息するには適さない。それもそのはず、より豊かな海とは異なり、上部の氷が光を遮るため、栄養分がほとんど渦巻いていないからだ。しかし、数千年前、この海嶺の山頂では火山活動が活発に行われ、硫黄がチューブワーム（世界の他の場所の熱水噴出孔の動画で見たことがあるかもしれない）の栄養源となっていた。より正確に言えば、硫黄はチューブワームの体内に共生するバクテリアの栄養となり、バクテリアはそれをエネルギーに変換して、生物の生命を維持していたのだ。

ランゲゼス海嶺の火山活動はずっと前に終息したが、生命は残っている。今日、ネイチャー・コミュニケーションズ誌に、科学者らは、深さ約600メートルのそびえ立つ海嶺に沿った氷の下で、これまで知られていなかった種類の生態系がどのように繁栄してきたかについて述べている。「これらの巨大な塚に何が生息しているのか、誰も知らない」と、アルフレッド・ウェゲナー研究所ヘルムホルツ極地海洋研究センターの所長で、この論文の共著者であるアンチェ・ボエティウス氏は言う。「そして、巨大な塚と言うとき、地球上に3.8キロメートルの未発見の山があると想像してみてほしい。本当に巨大で、誰もそこを歩いたことがない。誰も写真を撮らず、どんな種類の植物や動物がそこに生息しているのか誰も知らない。」

砕氷船から吊り下げられた遠隔操作探査機の助けを借りて、ボエティウス氏らは、現在、海嶺の大部分をミミズではなく、幅が最大90センチにもなる巨大な海綿動物が占めていることを発見した。海綿動物の平均年齢は300歳だが、中にはもっと古いものもいる。奇妙なことに、海綿動物もミミズと同様の微生物に基づく生存戦略を進化させている。ただし、ミミズが残した管状の組織（ミミズは2000年前に死んでいる）を海綿動物が食べるのだ。このように、絶滅した化石化した熱水生態系が、さらに奇妙な生命群の生命活動の糧となっている。 

「まるで森のようです」と、マックス・プランク海洋微生物学研究所の生態学者で海綿動物の専門家であり、今回の論文の筆頭著者であるテレサ・マリア・モルガンティ氏は語る。「砂漠の真ん中にあるまさに生命のホットスポットです。彼らがどのようにしてこの太古の生物群集を利用できたのか、実に興味深いです。」

尾根生態系の基盤は、海綿動物が体を構成する微細なシリカ構造である骨針でできた密集したマットです。このマットはエビなどの他の生物にとって複雑な三次元のマトリックスを形成しますが、同時に、海綿動物が暗闇の中で何をしていたかを明らかにしています。彼らは餌を探して動き回り、マットに痕跡を残しているのです。 

その餌は、古代のミミズの化石化した管で、タンパク質とキチン（甲殻類が殻を作るのと同じ物質）でできています。研究者たちは、ROVを用いて標本を採取し、ミミズと管の両方に同じ化学的特徴を発見したため、海綿動物がそれを餌としていることを確信しました。海綿動物の内部を調べたところ、ミミズがそのような硬い物質を処理するのを助けるであろう共生細菌も発見されました。「これは誰も消化できない有機物であり、海綿動物のバイオマスに非常に多く含まれていました」とボエティウス氏は言います。「私たちはおそらく、もはや存在しない古代の生物群集のバイオマスを利用して、ある生物群集が生活している循環システムを目の当たりにしているのでしょう。」

彼らが食べているのはそれだけではない。同じ細菌群が、海綿動物が水中から栄養分を吸い出すのを助けているのかもしれない。「海綿動物の体内の共生細菌は、水柱中の固形有機物だけでなく、水柱に溶けている無機炭素も利用できることが分かりました」とモーガンティ氏は言う。「つまり、これはまさに海綿動物と共生細菌の共同作業なのです」。これは、栄養豊富な海に生息する海綿動物が水を吸い込み、食物を濾過するという摂食方法とよく似ている。しかし、北極圏の真ん中の水柱には食べられるものがほとんどないため、これらの巨大海綿動物は、化石化した虫体管を食べるために必要な、微生物の特別な仕組みを進化させたのだ。

海嶺の生物はゆっくりと移動するため、海綿動物にとってさらに有利な状況となっている。「海綿動物の代謝は一般的に非常に低く、しかもここでは非常に大きな個体について話しているわけですから、彼らの代謝はさらに低いということになります」とモーガンティ氏は言う。さらに彼女は、北極のような冷たい水は代謝をさらに遅くすると指摘する。その結果、海綿動物はより少ない餌で済むため、余った管は数千年は持ちこたえるかもしれない。 

「この発見は、多細胞生物の中で最も初期に進化した形態の一つである海綿動物が、極めて高度な適応能力を持ち、深海では何も無駄にならないことを示しています」と、英国南極調査局の生物学者ヒュー・グリフィス氏は述べている。グリフィス氏は今回の研究には関わっていない。（ほぼ1年前、グリフィス氏は南極の氷床下800メートルで奇妙な生物を発見したと報告している。）「これらの海綿動物とその仲間のバクテリアは、海綿動物が到着する数千年前、つまり熱水噴出孔がまだ活発だった時代に、熱水噴出孔のミミズが蓄えた栄養素を再利用しているのです。」

生命が存在するはずのない場所で海綿動物が繁栄するのを助けるもう一つの生物学的な仕組みがある。これらの動物は「出芽」、つまり自身の小さな複製を作り出すことで繁殖する。「出芽によって全く同じ個体が生まれます。つまり、同じ遺伝子と、同じ共生生物です。これらは、海綿動物がこのような環境で生き残るために不可欠なものです」とモーガンティ氏は言う。つまり、新しい海綿動物は、この過酷な環境で生き残るために必要な遺伝子と、絶滅した生態系からエネルギーを抽出するために必要な微生物を持ってやってくるのだ。 

海綿動物は、サンゴや、不思議なことに管状の生き物であるミミズなど、他の生物が付着できる表面を提供するため、生態系全体にとって重要な役割を担っています。しかし、その強靭さにもかかわらず、この生物群集は大きな変化に直面しています。北極圏は地球の他の地域よりもはるかに速いペースで温暖化が進んでいるからです。「この地域の海氷が減少しているからこそ、このような発見ができるのは明白です」とグリフィス氏は言います。「海山はしばしば漁業の標的となりますが、氷が溶けて船舶のアクセスが容易になるにつれ、この素晴らしい生息地は今、ますます大きな脅威にさらされています。」 

太陽を遮る氷が少なくなれば、これらの海域は生物生産も向上する可能性があり、水柱内の食物量が増え、化石を食べる海綿動物の進化的必要性が低下する可能性があります。つまり、これらの極寒の海域が見分けがつかない何かに変化する前に、どんな奇妙なものが潜んでいるのかを発見するための競争が始まるのです。「輸送上の困難さゆえに」とグリフィス氏は言います。「極地の深海には、おそらくもっと多くの驚きが待ち受けているでしょう」

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