Research press release

【進化】餌を噛み砕くためのカイアシの下顎

Scientific Reports

Evolution: These jaws are made for crushing

カイアシ類という非常に小さな甲殻類生物の下顎は、餌とする植物プランクトンの硬い殻を噛み砕くことができるが、このほど、この下顎の正確な組成が明らかになった。この複雑な口器の発生が、海生動物プランクトンにおけるカイアシ類の優占の基盤となった可能性がある。研究の詳細を報告する論文は、今週、Scientific Reportsに掲載される。

珪藻は、藻類の主要な分類群の一つで、鉱化した殻をもち、その優れた機械的特性が知られている。それでも、多くの甲殻類は、下顎を使って、珪藻の殻を噛み砕くことができる。カイアシ類の一部の種は、シリカを含む「オパール歯」を持っていることが知られているが、そうしたカイアシ種の口器の詳しい材料組成は未解明だった。

今回、J Michelsたちは、さまざまな顕微鏡技術を用いて、北大西洋と隣接海域に生息する雌のspiny copepod(Centropages hamatus)の下顎の顎基の構造と組成を調べ、それが、複雑な複合構造体であることを明らかにした。この構造体には、シリカに加えて、軟質で弾性のあるタンパク質「レシリン」が含まれており、ゴム状の支持構造を有するオパール歯が生えている。この構造体は、カイアシと珪藻の間で繰り広げられた進化の「軍拡競争」において珪藻の殻と共進化した可能性があり、おそらくは、機械的損傷のリスクを最小限に抑えつつ、オパール歯の効率が高くなったとMichelsたちは考えている。

The precise composition of the mandibles of the tiny crustaceans known as copepods, which allows these creatures to crush the hard shells of the phytoplankton on which they feed, is revealed in a study published in Scientific Reports. The development of these complex mouthparts could have been the basis for the dominance of copepods within the marine zooplankton.

Diatoms are a major group of algae known for the superior mechanical properties of their mineralised shells. Many crustaceans are still able to crush the shells using their mandibles but although some copepod species are known to have silica-containing opal teeth, the detailed material composition of these creatures’ mouthparts has remained uncertain.

Jan Michels and colleagues used a range of microscopy techniques to examine the structure and composition of the hardened bases (gnathobases) of the mandibles of females of Centropages hamatus, a spiny copepod found in the North Atlantic and adjacent seas. The study reveals the existence of complex composite structures, which contain the soft and elastic protein resilin, in addition to silica, and which form opal teeth with a rubber-like bearing. These structures, which could have coevolved with the diatom shells in an evolutionary arms race, probably increase the efficiency of the opal teeth, while minimizing the risk of mechanical damage, the authors suggest.

doi: 10.1038/srep00465

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