サーモンはこう言った。「どんなに困難でも、帰り道はいつも『香り』がある！」

著者: 黒猫ニノ

この記事はサイエンスアカデミー公式アカウント（ID: kexuedayuan）から引用したものです。

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毎年春節の前夜には、世界最大規模の人々の移動、春節旅行ラッシュが起こります。家からどれだけ遠く離れていても、みんなはただ帰って再会の夕食をとるために、一生懸命に帰りのチケットを買おうとします。水生生物の中で、サケ（太平洋サケと大西洋サケ、別名サーモン）は中国人と似ており、強い郷愁の念を抱いています。

サケは淡水で生まれ、ある程度の大きさに成長すると海へ移動します。成熟すると、繁殖のために移動をします。彼らは大規模な群れで何千マイルも上流へ移動し、しばしば重力の位置エネルギーを克服して滝を飛び越え、繁殖のために海から淡水まで戻らなければならない。驚くべきことに、彼らは正確なナビゲーションシステムを持っており、ほとんどのカワウソが生まれ育った川に戻ることができます。彼らはどうやってこれを実現するのでしょうか?

実際、彼らは「匂い」を頼りに家に帰ります。

上流へ遡るサケ（写真提供：veer photo gallery）

魚は匂いを頼りに移動するのでしょうか？

1950年代、科学者のハスラー氏とヴィスビー氏は、訓練を受けたサケは研究者が別の川に餌を置いたのか、電気ショックを与えたのかを区別できることを発見した。嗅覚器官が破壊されると、識別能力が失われます。そして研究者たちは、サケの移動は嗅覚に基づいているという仮説を提唱した。淡水に生息する若いサケは、環境（成長する水環境と下流の川に移動する環境の両方）にあるいくつかの化学物質の嗅覚記憶を深く刻み込むのである。成体になると、彼らはこれらの記憶を利用して移住し、以前の住処を探します。

これは突飛なアイデアですが、どうやって証明できるのでしょうか?

科学者たちは、人工的に飼育された同年齢の若いサケを実験対象として、かなり興味深い実験を行った。彼らは若いサケをグループ分けし、異なる化学物質を含むプールで育て、標識を付けました。最初のグループのプールには 5 x 10-5 mg/L の濃度のモルホリンが含まれ、2 番目のグループのプールには 1 x 10-3 mg/L の濃度のフェニルエタノールが含まれ、3 番目のグループのプールは化合物を一切加えないコントロールとして機能しました。水質への影響を避けるため、3つのプールは同じ湧き水を使用しています。 （注：研究により、サケは低濃度のモルホリンとフェネチルアルコールを感知できることが分かっていますが、これら 2 つの化合物は自然水には存在しません。）

タグを付けたサケが成長すると、科学者たちはミシガン湖に戻した。

（画像出典：参考1）

1年半後、実験者らはミシガン湖に流れ込む12以上の川にモルホリンとフェニルエタノールを放出した。彼らは観察地点を設置し、川でサケを捕獲し、回遊中の成魚のサケが特定の幼魚化合物を含む川に戻ってくるかどうかを調べた。実験結果によると、第 1 グループと第 2 グループのサケの大部分 (>90%) が、対応する化合物 (モルホリンは 10# で放出され、フェニルエタノールは 7# と 8# で放出されました。図を参照) を含む川に移動しました。対照群のサケはその年、複数の観察河川を回遊し、化合物が放出された川に特に戻ってくることはなかった。この実験は、サケが嗅覚を使って家に帰る道を見つけることができることを示しています。

さらに研究を進めると、成魚の鼻をワセリンや綿などで人工的に塞いだ場合、元の生まれた場所に戻る割合が対照群よりも大幅に低く、元の生まれた場所を見つけるのが困難であることが判明した。これは、サケの繁殖回遊航行における嗅覚の重要性をさらに示しています。

（写真提供：veerフォトギャラリー）

鮭の記憶：生まれた土地の特別な味

自然環境には、非常に複雑な化学物質の混合物が存在します。サケを家へ連れ帰るにはどんな匂いがするのでしょうか？

科学者たちはサケの移動に重要な役割を果たす特殊な物質を探し続けている。研究対象となった物質には、胆汁酸、フェロモン、微生物、アミノ酸などがある。

電気生理学的記録やその他の方法を通じて、サケの嗅覚系はアミノ酸に対して非常に敏感であることがわかりました。関連する動物行動学的研究からも、若いサケは水溶性アミノ酸の濃度が極めて低い（10-6 モル/リットル）水環境を明らかに好み、好む傾向があることがわかっています。若いサケが特定のアミノ酸にさらされると、成体になったときにそのアミノ酸を含む環境を好むようになります。アミノ酸はタンパク質構造の基本成分として自然環境に広く分布しているため、サケの好ましい記憶刻印分子であるとも広く考えられています。生育環境の匂いに加えて、サケ自身の匂いもサケの移動を誘導する可能性があると考える科学者もいる。

では、サーモンは一体いつこれらの風味を思い出すのでしょうか?

先ほど、サケは一般的に成体になると海に入って生活すると述べました。そうすると、記憶の痕跡が形成される時期は、おそらく海に移動する前であると考えられます。サケの幼魚期の発育期間は、嗅覚記憶の刻印を形成するための重要な時期であると考えられています。この期間中、研究者たちは甲状腺ホルモンのレベルが大幅に上昇したことを発見しました。甲状腺ホルモンレベルの上昇は、若いサケの嗅覚関連細胞の成長と発達、および匂いを感知する感度と密接に関係していることが判明しました。そのため研究者らは、甲状腺ホルモンレベルの上昇が嗅覚学習と記憶の刻印の形成を促進する可能性があると推測している。興味深いことに、関連する機能研究は、この推測を強力に裏付けています。研究では、サケの幼魚に味見をさせながらチロキシン濃度を人工的に高めると、味の長期記憶を保持するのに役立つことがわかった。

つまり、川に生息する動植物の風味と両岸の生態環境が織りなして、サケの発祥地特有の風味が形作られているのかもしれません。同時に、サケのホルモンレベルを正確に調節する生理学的プロセスは、若いサケに生まれた場所の匂いの嗅覚的刻印を促進する可能性が高い。

小さな鮭（写真提供：veer photo gallery）

結論

驚くべきことに、科学者たちは、サケが海岸線に到達して淡水域に入った後、嗅覚を使って回遊経路を定めることに概ね同意している。しかし、科学界は、サケがどのようにして外洋を渡り、淡水域に移動するのかについてまだわかっていません。現在、海中のサケは視覚や嗅覚を含むさまざまな感覚器官を使って判断していると考えられています。サケは、太陽、磁場、温度、海流、餌、水中の匂いなどからの情報をすべて利用して、帰り道を探しているのかもしれません。

過去半世紀にわたり、人類は自然環境にますます深刻なダメージを与えてきました。ダムの建設と川の汚染はサケの移動と繁殖に深刻な影響を及ぼしています。 2018年、ワシントン大学と米国海洋大気庁北西水産科学センターによる研究では、二酸化炭素排出量の増加による海洋酸性化がサケの嗅覚を損ない、捕食者の回避、航行、繁殖など嗅覚に依存する重要な行動に影響を及ぼす可能性が示されました。ここで著者は、地球環境を保護し、動物たちに生存できる空間を与えるようすべての人に呼びかけています。

参考文献:

1. A、T、Scholz、et al.化学的手がかりへの刷り込み：サケの母川選択の基礎[J]。サイエンス（ニューヨーク、ニューヨーク）、1976年。

2. 庄司 哲、山本 裕、西川 大 他渓流水中のアミノ酸はサケの回帰移動に不可欠である[J]。魚類生理生化学、2003年、28(1-4):249-251。

3. キーファー ML、コーディル CC。遡上性サケ科魚類の帰巣と迷走：メカニズムと速度のレビュー[J]。魚類生物学と水産学のレビュー、2014年、24(1):333-368。

4. Dittman A、Quinn T. 太平洋サケの回遊：メカニズムと生態学的根拠[J]実験生物学ジャーナル、1996年、199(Pt 1):83-91。

5. ウォーレン・J・ウィスビーとアーサー・D・ハスラー。回遊中のギンザケ（O. kisutch）に対する嗅覚閉塞の影響[J]。 J Fish Res Board Can、1954、11(4):472-478。

6.Hasler AD、Wisby WJ。魚類による川の匂いの識別と親川の行動との関係[J]。アメリカンナチュラリスト、1951年、85(823):223-238。

7.魏凱、蔡宏英、陳春山。サルモネラ・スフェニスカスの水溶性アミノ酸に対する嗅覚行動反応[J]。海洋漁業、2018年、40(6)。

8.魏凱、陳春山、張旭光。魚類嗅覚系の機能と行動生態に関する研究の進展[J]。海洋漁業、2017年、39(6)。

9. http://www.bio1000.com/hangye/201812/205932.html