シュモクザメの頭部の秘密
 サメの中でも一際風変わりな姿をした「シュモクザメ」は、撞木(しゅもく:鐘などを鳴らす木槌)というその名通り、頭が木槌みたいな形をしている。英語ではハンマーヘッドシャークと呼ばれており、やはりそのまんまハンマー頭だ。

 でも一体なぜこのような形になったのだろうか?

  30年近くサメを研究してきたフロリダ大学のギャビン・ネイラー氏によると、そこには3つの進化上のメリットがあったのだという。

 それなのに彼の調査ではさらに驚くべきことが明らかになっている。それはシュモクザメが進化するほどにハンマーが小さくなっているという意外な事実だ。
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ハンマー頭の3つの利点

 ネイラー氏によると、ハンマー頭には3つの利点があると考えられるという。

 1つは広い視野だ。目がそれぞれ別の方向を見ているので、その分視野が広がり、周囲の状況を把握しやすくなる。

 ただし、その代わりに距離がわかりにくくなる。 この弱点を補うために、シュモクザメはハンマーの下に「ロレンチーニ器官」という電気を感知する特殊な器官を発達させた。

 この小さな点状の孔(あな)のような器官は、まるで金属探知機のように機能して、海底の砂の中に潜む獲物を感じ取ることができる。

 普通のサメにもロレンチーニ器官はあるが、シュモクザメは特に多い。

 2つ目の理由は、ロレンチーニ器官に関連する。頭がハンマーのように伸びているおかげで、ロレンチーニ器官の間隔が広くなり、おかげで獲物の位置をより正確に把握しやすいのだ。
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シュモクザメのハンマーの下をよく観察すると、小さな孔のようなものがあることがわかる。これがロレンチーニ器官で、電気を感じることができるセンサーの役割を果たしている / image credit:pexels

 3つ目の理由は、ハンマー頭は素早いターンにも役立つ。

 強風の日、傘をさしていれば、大きな面がどれほどの力を発揮するか実感できるだろう。

 シュモクザメはハンマー頭で同じことをして、さっと素早くターンを決める。これが他の魚に横取りされる前に獲物を捕まえるのに便利なのだ。
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photo by Pixabay

シュモクザメの種によってハンマー頭の比率が違う

 もしもシュモクザメの化石を年代順に手に入れることができれば、その頭の進化について面白いことがわかるに違いない。

 だが残念なことに、シュモクザメの化石は歯しか見つかっていない。サメには硬い骨がなく、軟骨しかないからだ。軟骨はすぐに分解されて、化石になることはない。

 今日、海には9種のシュモクザメが存在する。大きさも頭の形も様々だ。

 だが体の大きさに比してハンマーが幅広なのが、インドシュモクザメ、ヒラシュモクザメ、シロシュモクザメ、アカシュモクザメ、カロライナハンマーヘッドだ。

ハンマーの間隔が一番狭いのはウチワシュモクザメ/D. Ross Robertson/Smithsonian Tropical Research Institute

 一方、ウチワシュモクザメ、スクープヘッド、ナミシュモクザメ、スカロップボンネットヘッドは、体の割にハンマーの間隔が狭い。
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ハンマーの間隔が一番狭いウチワシュモクザメ / image credit:iStock

進化するにつれてハンマーが大きくなったと思いきや、実は逆だった

 こうしたハンマーのサイズは、進化の各時点を反映したもので、最初のシュモクザメはきっと小さなハンマーしか持たなかっただろう。そして進化するにつれて、徐々にハンマーが大きくなったと考えられる。

 だとすれば、現生のシュモクザメでハンマーが小さな仲間ほど古く、大きなハンマーを持つ仲間ほど最近になって登場したという仮説がなりたつ。

 化石がないので、ネイラー氏らはこの仮説をDNAで検証した。

 DNAには生き物がどのような姿で、どのような機能があったのかについての情報が書かれている。また生き物同士の関係を知ることもできる。

 ところが、9種中8種のシュモクザメのDNAを調べてみたところ、意外な事実が判明したという。

 なんと古い種ほどハンマーが大きく、新しい種ほど小さかったのだ。
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image credit:stock.adobe

偶然で現れた特徴が優位性を持っていた

 進化というと、ある環境で暮らしやすいよう生き物が少しずつ変化するというイメージがあるだろう。

 こうした変化を「自然選択」や「自然淘汰」という。しかしシュモクザメの事例に見られるように、そのようなイメージは必ずしも正しくない。
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左は従来の仮説に基づくシュモクザメの進化。DNA解析からは、実際には突然大きなハンマーが出現し、徐々に小さくなっている(右)ことが判明した / Gavin Naylor, CC BY-ND

 ひどい遺伝的欠陥や突然変異のせいで現れた普通なら異常や奇形とされるような特徴が、偶然にもとんでもなく生存に有利だったりすることがある。

 そうした異常のせいで、生きる機能や子供を作る機能が妨げられることがなければ、その特徴は子供たちに受け継がれる。

 ネイラー氏らは、まさにこれがシュモクザメで起きたのだと考えている。

 現生するシュモクザメで最初期のものは、じつは一番幅広のハンマーを持つインドシュモクザメだった。

 しかし自然選択の結果、ハンマーは段々と小さくなっていった。一番新しい種は、ハンマーの間隔がもっとも狭いウチワシュモクザメだ。

References:Why do hammerhead sharks have hammer-shaped heads? / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 08:56
  • ID:oOymyG9K0 #

トンカチ持ってるコラ画像誰が作ったのだろう?

2

2. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 09:17
  • ID:EzPrKw8Z0 #

シュモクザメの漢字知らなくて
朱目鮫かと思ってました。

3

3. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 09:21
  • ID:KbQ8Yl2L0 #

やっぱ元は突然変異の奇形だったんかね

4

4. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 09:31
  • ID:vZ29Mqba0 #

進化の最初のうちはとりあえずロレンチーニ器官をデカくしたけど、後々そこまでデカい必要がないって事になったのかな
設計が洗練されていくと無駄に大きい箇所を見直して小さく必要最小限にするのはよくあること
例えば戦車だって黎明期のマーク1は無駄に大きかったけど、後のルノーFTはコンパクトになって性能が向上している
それでもデカいロレンチーニ器官を持った種が今も生き残ってるのは、サイズや形状で察知しやすい獲物が変わってくるからかもしれない

5

5. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 09:36
  • ID:Xv.FS9000 #

※3
目がふたつとも
正面についているのは
猿や人間と猫だけだよ。
逆にこいつらだけが
変態なんじゃないかな。

6

6. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 09:54
  • ID:1BErOJOh0 #

ハンマー持ったハンマーシャーク。木造船の時代にはコイツにいくつもの舟が海の藻屑になったという……というデマを広めよう(おいおい

7

7. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 10:45
  • ID:OrJqZUDc0 #

そういやサメって割と奇形の画像見るよね
変異し易いとかあるのかな
最初の唐突な変異で一寸便利かもと残ったが長い目で見るとやっぱ邪魔?ったのかw
紆余曲折って感じで面白いね

8

8. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 11:00
  • ID:wlgmLW9u0 #

徐々に変異していく漸進的進化と今回みたいな突発的進化、どちらもあり得ることであってどちらかだけが正しいって訳でもないけどね

9

9. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 11:03
  • ID:0MUSSNLf0 #

※2
日常では使う機会が無い言葉なのに
自分は「撞木」って聞いたことある単語だから、何故かと思ったら、
あれだ、ガマの油売りだ。

「さぁさ、御用とお急ぎでない方はゆっくりと見ておいで。
遠目山越し笠の内、近寄らざれば
物の文色(あいろ)と理方(りかた)が分からん。
山寺の鐘 轟々と鳴るといえども
童子一人(いちにん)来たりて鐘に撞木を当てざれば、
鐘が鳴るやら撞木が鳴るやら
トンとその音色が分からぬが道理。だが、お立ち合い…」

ただ、こっちのは、鉦吾みたいな小鐘を叩く木槌じゃなく
お寺の鐘楼にある梵鐘を突く吊り丸太のほうだけど。

10

10. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 11:22
  • ID:vZ29Mqba0 #

>>5
肉食獣のネコやフクロウも目が二つとも正面についてる、その方が獲物との距離感がつかみやすいから有利
逆に草食獣だと距離感より視野を確保する方が重要だから目と目の間が広くなる(馬が分かりやすい)
記事のサメの場合は、目と目の間が広がるとセンサー=ロレンチーニ器官が肥大化するので有利になる
余談だがイルカやクジラだと音波の反射(ソナーと同じ原理)で周囲を把握する
海中などの水中は陸上と違って肉眼での目視はあんまりアテにならないんだろうね

11

11. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 11:47
  • ID:xhl8rsxT0 #

絵がかわいい

12

12. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 11:58
  • ID:XF4r.8sm0 #

>進化するにつれてハンマーが大きくなったと思いきや、実は逆だった

にわとりと卵の話と同じだが、最初からハンマーが大きかったというのはおかしい

ハンマーが大きくなる前はどうだったの?とういう話

13

13. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 12:21
  • ID:vPfgCaeH0 #

ハンマーヘッドシャークのココです。脂身がスゴイです

14

14. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 12:27
  • ID:E6eKOI.a0 #

ノコギリザメは本当にのこぎりで餌になる魚をカットしてるんじゃなかったっけか
シュモクザメのほうはトンカチじゃなくてF1のフロントウイングみたいなものかと思ってた

15

15. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 12:55
  • ID:Xv.FS9000 #

ハンマーヘッドキャットなんかいたら怖いねこ。

16

16. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 13:28
  • ID:pt42mtaI0 #

小学生の時に鮫を夏休みの自由研究でやったときに大きな鮫が目の辺りを残して小型化していったって仮説立てたけど証明されてしまったか

17

17. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 14:31
  • ID:ahAJBN3J0 #

DNA解析が包○手術の説明みたいだと思った自分は精神状態が良くないのかもしれない。

18

18. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 14:47
  • ID:rJRzb70y0 #

※3
進化は突然変異により淘汰されたものです
奇形って表現はふさわしくない
元をたどれば貴方も奇形から生まれたんですよ

19

19. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 15:24
  • ID:lJO0DRln0 #

利点があるとは言いつつやはり邪魔なのでは…

20

20. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 16:45
  • ID:9YUBNhJ00 #

言うほどハンマーに似てないもんな
掃除機のノズルの方が近いけど金属探知機かなるほど

21

21. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 17:38
  • ID:95ANmNjx0 #

>>12
奇形。その奇形が遺伝的に伝播もしたんでしょ?
そしてそれが生存に有利に働いただけ

22

22. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 18:31
  • ID:nHHZjTx50 #

熊本で起きたサメ害死事件を思い出してやるせない気持ちになる

23

23. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 19:40
  • ID:PT789JDK0 #

※4
記事中にあるDNAを基にした分岐順の図にも表れているが、
頭部の相対的な横幅は減少していっているが、相対的な前後幅は増加して前縁が前に弧状に突き出すような形状に変化していっている。
このため、横幅の減少に対して面積や前縁の周の長さ、すなわちロレンチーニ器官を配することが出来るスペースや周囲の水から力を受け取る面積の減少が抑えられている。
ロレンチーニ器官や鼻孔同士の距離が狭くなるので対象の位置をつかむ能力は下がるとは思われる。
ここで、頭部が幅狭い種は小型で生息域がより岸に近く、頭部の幅が広い種は大型で生息域がより岸から遠いらしい。
岸に近い環境では、周りに引っ掛けないように頭部がコンパクトであることが重要である一方、あまり遠くにいる獲物を捕りにいかないので位置評定能力はそこまで重要でなく、岸から遠い環境ではその得失が逆であるのかも知れない。

24

24. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 19:41
  • ID:Pb6lUhQF0 #

※11
なんでかわからないけどサメはデフォルメすると可愛くなる
シュモクザメなんてユルキャラの域w

25

25. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 20:20
  • ID:PT789JDK0 #

※10
ハクジラ類は音響定位を用いるが、鰭脚類は視覚を発達させているし、魚竜には生物史上最大の目を持つ種がいるほど視覚に依存した動物であったらしい。
両眼視については、暗所での視力に優れるという特性もあり、夜行性のヘビは両眼視が発達しているらしい。
また、このことに基づいて、モササウルス類において他のものより両眼視出来る範囲の広いフォスフォロサウルスは夜行性であったと推定されている。

26

26. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 21:57
  • ID:Ef4.VFbI0 #

>>11
みんなおこみたいでかわいい

27

27. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 21:59
  • ID:Ef4.VFbI0 #

>>16
仮説が大胆すぎてうっかり支持したくなる( о´艸`о)笑

28

28. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 22:54
  • ID:HjguW.300 #

>進化するにつれてハンマーが大きくなったと思いきや、実は逆だった

思い込みってのは怖いもんですね
ハンマーヘッドシャークより、人間のほうが頭が固かったわけですよ

29

29. 匿名処理班

  • 2022年08月18日 23:20
  • ID:hdjoFxTH0 #

そんな種に影響か出るほど奇形が同時期に大量に発生したのか?

30

30. 匿名処理班

  • 2022年08月19日 00:41
  • ID:96iGOZCO0 #

>>5
犬も目が正面を向いてるんだけど見たことないのかな

31

31. 匿名処理班

  • 2022年08月19日 13:10
  • ID:hhdma32W0 #

金槌だったら泳げなくなるな、、

32

32. 匿名処理班

  • 2022年08月19日 18:31
  • ID:XIwy899W0 #

サメの鼻先には目に見えない小さな穴があいていて鼻先を押すとロレンチーニ液が出てくる
試しに僕の鼻先も押してみたら白いにゅるにゅるが出てきた。
もしかしたら人はサメなのかもしれない。

33

33. 匿名処理班

  • 2022年08月19日 20:23
  • ID:8ohcl.1E0 #

※29
一度に発生する必要性はないでしょ? 特定固体でうまれた変化が子孫に継承され、
通常個体と比較して変化個体の生存率が少しでも高ければ、徐々にグループ内部で優位性を占めていくだけの話
それが多数派を占めるには何万・何十万年かかるかはわからないけど、いま生き残っているのはそういう事

34

34. 匿名処理班

  • 2022年08月20日 03:18
  • ID:Px261Q0.0 #

出目金みたいなもんかと思ってた

35

35. 匿名処理班

  • 2022年08月23日 13:47
  • ID:bwglKMLc0 #

蝿にもシュモクバエっていう目の間が広いやつが居るね

36

36. 匿名処理班

  • 2022年09月05日 11:49
  • ID:6LcC0KfN0 #

昔から魚類図鑑などで当たり前に見慣れているサメだけど、客観的に見たらかなり異形で恐竜をみているような造形しているね。

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