Research press release


Nature Communications

Armoured fish scales: Try to take a bite out of this

アマゾン川流域に生息する淡水魚ピラルクー(Arapaima gigas)の鱗の中には、板状の構造体が配置されており、ピラニアの噛みつきから身を守るうえで重要な役割を果たしていることが分かった。

ピラニアは、恐ろしい外敵として知られ、その鋭い歯で獲物に食いつき、動けなくさせる。特定の魚類は、進化の結果、ピラニアの攻撃による死を免れるようになっており、素早く泳ぐ能力を備えたものや噛みつかれたときの歯の衝撃を吸収する天然の装甲(保護鱗)をまとうようになったものもある。今回、Robert Ritchieの研究グループは、ラメラという板状構造体がピラルクーの鱗に分布しており、これが、外力のエネルギーを吸収することを発見し、ラメラが向きを変え、ねじれることによって、ピラニアの歯によって加えられた高い応力を軽減し、鱗に穴があかないようにしていることを明らかにした。Ritchieたちは、ラメラの外層によって鱗の硬さと貫入抵抗がもたらされ、鱗の重なり合いとラメラの波形の外表面によって鱗が上述のように曲がり、引張応力を内部の下層鱗に移動させていると結論づけている。

The arrangement of plate-like structures within the scales of Arapaima gigas - a freshwater fish found in the Amazon basin - is key to its ability to protect itself from the bite of piranhas. The finding is published in Nature Communications this week.

Piranhas are known to be fearsome attackers, aided by sharp teeth that clamp on to and disable their prey. Certain fish have evolved to avoid death by such an attack; some have developed the ability to swim faster while others have grown tough natural armour - in the form of protective scales - that can absorb the impact of biting teeth. Robert Ritchie and his group find that the distribution of plate-like structures, known as lamellae, in the fish scales of the Arapaima gigas, allows for the absorbing of energy from an applied load. They show that they do this by reorienting and twisting, potentially mitigating the high stresses applied by the teeth of piranhas and preventing the puncturing of the scales. The authors conclude that, while the outer lamellae gives the scale hardness and penetration resistance, the overlapping of scales and the corrugated outer surface of the lamellae allow the scales to bend in this way, transferring tensile stress to the inner lower scales.

doi: 10.1038/ncomms3634

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