肺魚は地球上で3億9000万年もの間存在し、長期間の暑さと干ばつの期間を生き延びるために特別な冬眠機構を進化させてきた。
肺魚は4年間も食べたり飲んだりせずに生き続けることができます。写真:フューチャリズム
コートジボワールのバンダマ川の水面に広がる波紋は、昆虫を捕らえる代わりに呼吸するために水面に浮かび上がる斑点のある生き物から放射状に広がっている。オックスフォード・サイエンティストによると、それは西アフリカハイギョのことで、他にアフリカに分布する3種のハイギョも含まれる。
体長1メートル、ウナギのような形をしており、まだら模様の皮膚とオリーブブラウンの鱗のコントラストを持つ肺魚は、水中と陸上の生活の境界に生息しています。一対の肺を持っているため、鰓から十分な酸素が得られないため、酸素を得るために頻繁に水面に浮上しなければなりません。ほとんどの魚とは異なり、肺魚は乾季の乾燥した川の状況に耐えることができます。
他の魚は狭い池に逃げ込んだり回遊したりするが、アフリカハイギョは乾いた川底に穴を掘ります。そこで彼らは、口だけが開いたぬるぬるした繭の中に体を包み、空気を呼吸して、何ヶ月も、時には4年もの間、食べ物や水なしで生き延びることができるのです。これは冬眠のプロセスであり、動物が暑く乾燥した環境を克服するために、身体的および代謝的の両方の不活動状態に入るときに発生します。
冬眠は主に熱帯の動物で起こります。ビクトリア朝時代の博物学者たちは、アフリカ肺魚の生理を観察するために、その魚を地球の反対側、イギリスとアメリカに輸送しようと試みた。それ以来、技術の進歩により、肺魚の冬眠行動の背後にある細胞プロセスと遺伝子プロセスが明らかになりました。アフリカ肺魚は陸上で移動するための足がなく、水が干上がると他の環境から切り離されてしまうため、水が戻るまで泥の中で休眠状態で生きられるように進化してきました。
冬眠の最初の段階である誘導は、今後数か月を地下で過ごすための準備となります。 1986 年に研究者らは、脱水、空腹、空気摂取量の増加、ストレスなど、睡眠を促進する一連のきっかけを特定しました。さらに、周囲の水の塩分濃度や溶解化合物（カルシウムやマグネシウムなど）の組成の変化は、川が干上がっていることを示す信号です。鰓は魚の体内の水分量を感知する役割を果たしている可能性がある。
環境が温暖化し乾燥しているという兆候が周囲に見られる中、肺魚は口と筋肉質の体を使って泥の中に潜ります。その後、彼らは巣穴に引きこもり、長い体を丸めて、分泌された大量の粘液で体を覆います。粘液は硬化すると防水性の繭を形成し、魚は水面に対して狭い開口部のみで肺から空気を呼吸できるようになります。
遺伝子分析により、遺伝子活動の増加により脳内のホルモン信号伝達レベルが上昇していることが明らかになりました。代謝の停止は維持期間中に起こり、粘液繭が完全に乾燥するとすぐに始まります。酸素の摂取は肺を通じてのみ行われ、水中で活動する肺魚に比べて酸素消費量は半分に減少します。これらの変化は、代謝活動の急激な減少、心拍数の 2 回/分への減少 (通常は 25 回/分)、およびアンモニア生成の停止を伴います。腸、腎臓、心臓など多くの体の部分が変化し、冬眠中の機能低下を反映します。体内の蓄えが肺魚の唯一のエネルギー源である。
雨季に肺魚の腸、腎臓、生殖腺に蓄えられる大量の顆粒球（免疫系に重要な白血球）も、夏の休息に役割を果たしている。 2021年にサイエンス誌に掲載された研究では、粘液繭は顆粒球で満たされていることが判明した。休眠中の肺魚に病原体が伝染するのを防ぎます。顆粒球は内臓の貯蔵部位から血流を介して皮膚に移動し、繭内での移動を完了する前に炎症状態に入ります。ここで、顆粒球は細胞外トラップを形成し、細菌が眠っている肺魚に伝染するのを防ぎ、繭を免疫状態にします。
やがて水が戻り、粘液の繭に覆われていない唯一の部分である口に水が満たされると、肺魚は夏の眠りから目覚める。こうして冬眠の覚醒段階が始まりますが、これは 3 つの中で最も神秘的な段階でもあります。ハイギョは繭から這い出そうともがき、ゆっくりと水面に浮上しながら、夏の冬眠中に蓄積した老廃物を排泄する。内臓が再起動するのにかかる約10日後、肺魚は再び餌を食べ始めます。
アフリカ肺魚は3億9000万年の間ほとんど変化しておらず、穴を掘る肺魚の化石はデボン紀まで遡ります。しかし、人間の活動による破壊に直面しています。例えば、ビクトリア湖流域では、乱獲や農業活動による湿地の劣化と破壊により、わずか 5 年でマダラ肺魚が 11% 減少しました。
アン・カン（オックスフォード・サイエンティスト誌による）
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