嗅覚仮説:サケは嗅覚によって川のニオイを 嗅ぎ分けて母川に回帰する 母川 再放流 鼻栓 実験群 対照群 母川 米国ワシントン州の 母川に回帰したギン ザケの嗅覚を遮断 すると40%が異なっ た支流に回帰した。 フェロモン説:北極イ ワナは同種の若い 個体から出るニオイ に導かれる。 ⇅ サケ科魚類は母川 に若い個体が全くい ない場合もある。 W.J. Wisby and A.D. Hasler, J. Fish. Res. Bd. Canada. 1954; 11:472-478. きゅうかくきかん サケの鼻(嗅覚器官) 前鼻孔 後鼻孔 前鼻孔 後鼻孔 水流 嗅房 嗅房 嗅板 嗅上皮 鼻孔は左右一対、 前後に二つある。 泳ぐことで水が効率 よく流れ込み排出さ れる。 嗅上皮にある嗅細 胞が水に溶け込ん だニオイを感じる。 嗅細胞は嗅上皮 1mm2あたり11万個 分布している(片側 だけで数百万個)。 サケのニオイ受容機構 水中のニオイ分子が嗅細胞 のニオイ受容体に結合する。 G蛋白を介してアデニル酸シ クラーゼが活性化する。 cAMPやIP3などのセカンドメッ センジャー濃度を上昇させる。 イオンチャネルのゲートが開 き、Na+やCa2+が細胞内に流 入し、インパルスを発生させる。 ニオイ受容体 線毛 電気信号 への転換 嗅細胞 信号増幅 出力 ニオイ物質 Na+, Ca2+ イオン チャンネル 外界 線毛の細胞膜 アデニル 酸シクラ ーゼ ニオイ 受容体 Gタンパク 細胞内 ATP GTP GDP cAMP 電気信号 ニオイ受容体をコードする遺 伝子は、哺乳類では約1000種 類見つかっているが、魚類で は約100種類しか存在してい ない。 魚類の嗅覚器は、アミノ酸とそ の関連物質、胆汁酸、ステロ イド、プロスタグランジンに反 応する。 低濃度の銅暴露 (回復可能な嗅覚機能障害) 低濃度の銅は、 イオンチャネル をブロックして、 ニオイ応答に障 害をもたらす。 高濃度の銅暴露(回復不可能な障害) 高濃度の銅は、細 胞内小器官のタン パク質に結合し、 特にミトコンドリア や小胞体に障害を 与える(ATP・タン パク質合成能を低 下させる)。 地球温暖化に伴う サケの分布予想図 二酸化炭素濃度が 現在より2倍増加し たときのシュミレー ション 緑が現在の分布域 赤が予想される分 布域 Welch and Beamish, 1995 サケのフィールド科学 フィールドバイオサイエンス フィールドを基盤として、人間が自然と共生していく ために人間環境共生系を創造する学問 生物多様性・物質循環・生態系保全・持続的生物生産 サケの生活史は生物多様性に富んでいる サケは陸上から海へ流出した栄養塩を陸上に還元して くれる数少ない物質循環の担い手 サケの生存には河川・海洋の生態系保全が必須 わが国のシロザケは栽培漁業が成功した重要な水産資 源(持続的生物生産) サケが母川に帰ってきた時に 何を感じているのかを知りたい 共生システム創成 20世紀の科学技術の進歩は、人間の生活を豊かにしたが、一方で 深刻な地球環境問題を引き起こした。 人間が生活する生物圏での食糧生産活動と地球環境保全という背 反する問題を解決するため、我々は学ばなければならない。 森林圏・耕地圏・水圏の個々の生態系およびそれらが 複合した流域生態系を食物連鎖系と物質循環系とし てとらえる。 ①食物連鎖系と物質循環系の相互作用に対する人間活動の影響 のシグナルを、遺伝子・生物多様性・栄養塩流出・温暖化ポテン シャルとして解析するためのモニタリング手法の高度化。 ②様々な人間活動に伴うシグナルを比較することにより生態系がも つ環境容量を発現させる負荷浄化機能の抽出。 ③それらの結果を高度に利用した生態系の保全と改良および持続 的利用のための技術を開発するとともに、将来の人間活動のシ ナリオの予測。
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