魚のDHAはどこから来るのか 珪藻を食べる原生生物が最大の供給役かもしれない

文・パクト

魚は、DHAを多く含む食べ物として知られています。DHAは、オメガ3系に分類される脂肪酸の1つです。発表文の用語解説によると、DHAは脳や神経、目の網膜の細胞膜にたくさん含まれる脂肪酸です。けれども、そのDHAが海のどこから来るのかには、長いあいだ説明のつかない食い違いがありました。

この謎に、甲南大学などの研究グループが新しい手がかりを示しました。三陸沖の海を1年を通して調べ、前の研究で調べられたカイアシ類の腸の中身のデータと合わせて計算したところ、珪藻を食べる小さな原生生物が、魚の餌にDHAを渡す最大の供給役かもしれないと分かってきたのです。論文は2026年、微生物の生態を扱う学術誌『ISME Communications』に掲載されました。

魚のDHAをめぐる「DHAパラドックス」

論文がまとめたこれまでの研究によると、海の魚の多くは、DHAを自分では十分に作れません。魚の主な餌であるカラヌス目のカイアシ類も、DHAを作る力を持っていません。

発表文の用語解説によると、カイアシ類は数mmほどの小さな甲殻類です。海の動物プランクトンの中で、最も数の多いグループの1つに入ります。植物プランクトンなどを食べ、自分は魚に食べられて、海の食物網をつないでいます。

これまで、DHAの出どころは、食物連鎖の土台にいる植物プランクトンだとされてきました。魚や動物プランクトンは、DHAをほとんど作れないからです。中でも主な供給役とされてきたのが、珪藻と、とくに渦鞭毛藻です。

ところが、これまでの研究によると、珪藻はDHAの約7倍のEPAをためています。EPAもオメガ3系の脂肪酸で、炭素の数はDHAの22個に対して20個です。渦鞭毛藻は逆に、EPAの約4倍のDHAをためます。

これまでの研究では、地球全体で見ると、珪藻の量は渦鞭毛藻の約3倍あります。発表文の説明では、珪藻は地球の一次生産の約半分を担っています。植物プランクトン全体でも、DHAとEPAの比はおよそ1対6です。

それなのに、これまでの研究では、多くの魚のDHAとEPAの比は約1対1か、DHAのほうが多いことが分かっています。餌の段階ではEPAが多いのに、魚ではDHAがEPAと同じくらいか、それより多いわけです。この食い違いは「DHAパラドックス」として知られてきました。

論文は、これを解くには、まだ知られていないDHAの出どころか、EPAをDHAに変える隠れた道すじを考える必要があるとしています。

珪藻を食べる原生生物、アプラノキトリウム類

そこで研究グループが目をつけたのが、ラビリンチュラ類です。発表文によると、水の中に広くすむ単細胞の原生生物で、コンブなどの褐藻や珪藻と系統の近い仲間です。これまでの研究で、DHAを作って体に高い濃度でためる力を持つことが知られています。

この力は、これまでにも産業で使われてきました。発表文によると、ラビリンチュラ類を使ったDHAの工業生産や、養殖の魚の餌に加える使い方は、もう実用化されています。

これまでの研究では、ラビリンチュラ類は炭素の量あたりで珪藻の10倍以上のDHAを含むことが知られています。炭素1gあたりのDHAは、珪藻が4.27mg、渦鞭毛藻が32.57mg、ラビリンチュラ類が57.67mgと報告されてきました。

ただし、海の中での役目は別のものだと考えられてきました。これまでの見方では、ラビリンチュラ類は死んだものを分解する生き物です。木の成分であるリグニンやセルロースを分解する酵素を作るからです。

2018年と2019年の研究が残した手がかり

見方が変わるきっかけは、2019年の研究でした。甲南大学の本多大輔教授と浜本洋子さんが、ラビリンチュラ類の中のアプラノキトリウム類が珪藻などを食べる力を持つことを、培養実験で見つけたのです。

この2019年の論文によると、アプラノキトリウムは消化の酵素をまわりに出しませんでした。代わりに、独特の網のような構造の先で珪藻にくっつき、栄養をとっていました。珪藻の葉緑体と中身は縮んで吸い取られ、そのあとアプラノキトリウムの数が急に増えました。

その前の2018年には、東京大学大気海洋研究所の平井惇也講師らが、別の手がかりを報告しています。冬の土佐湾で、カイアシ類カラヌス・シニクスのメス40匹の腸の中身を、遺伝子で調べた研究です。アプラノキトリウム類が、この種の主な餌として初めて見つかりました。

2021年には、鹿児島大学の小針統教授らが、もっと多くの種類の動物プランクトンで同じような結果を報告しています。今回の論文がまとめた数字では、腸の中身でのアプラノキトリウム類の割合は、まわりの海水での割合に比べて2018年の研究で約7倍、2021年の研究で約50倍でした。発表文は、カイアシ類に「濃縮するように」食べられていると説明しています。

親潮の海を1年かけて数えた

今回の研究の舞台は、三陸沖から北海道の南の岸にかけての、親潮が流れこむ海です。研究グループは、水産研究・教育機構が年に5回行っている観測の航海(Aライン航海)で、海水を集めました。

海水をくんだのは、岸から沖合約600kmまでの6つの地点です。表面から深さ約3000mまで、5つの深さで採りました。航海は2021年7月から2022年5月までの5回です。

数え方は、海水に含まれる生き物のDNA、つまり環境DNAを使う方法です。アプラノキトリウム類のDNAだけをねらい、定量PCRという方法で量を測りました。定量PCRは、DNAを増やしながら光の信号で量を測り、特定のDNAがどれだけあるかを求める手法です。調べた試料は105個で、1つずつ3回測っています。

結果を見てみましょう。最も多かったのは2021年7月の地点A07で、1リットルあたり約4万7000細胞でした。アプラノキトリウム類は、どの地点でも中ほどの深さ(中層)より浅い所にいつもいました。一番多いのは、たいてい表面の層です。

深い層では、季節をならした平均が1リットルあたり約11細胞しかいませんでした。中層より浅い所の66試料の平均は、1リットルあたり約2000細胞です。ただし、試料ごとのばらつきはとても大きいものでした。

細胞の数は、植物プランクトンに由来するクロロフィルの濃さと、正の相関がありました(順位相関の値は0.66)。発表文は、アプラノキトリウム類が海の中でも植物プランクトンを食べていることを示唆する、としています。一方で論文は、この関係は弱く、地点ごとのばらつきが大きいとも書いています。

発表文によると、アプラノキトリウム類の量を1年を通して比較的広い海で調べた報告は、この研究が初めてです。

珪藻を食べると、DHAの割合が上がった

次に研究グループは、実験室でアプラノキトリウム類と藻をいっしょに育てました。どの藻を食べられるのか、珪藻を食べてDHAを作れるのかを確かめるためです。

その結果、アプラノキトリウム類は、珪藻・渦鞭毛藻・緑藻など、幅広い藻を食べることが示されました。渦鞭毛藻のプロロセントルムとは、100μmより大きな塊を作りました。食べる場面そのものは確かめられていませんが、いっしょに育てたあと、藻の細胞は中身が縮み、色も変わっていました。

反対に、細胞の小さな緑藻のオストレオコッカス属やマントニエラ属とは、塊を作りませんでした。

脂肪酸の割合も測りました。アプラノキトリウム類のDHAとEPAの比は9対1で、珪藻スケレトネマは1対9でした。両方をいっしょに育てると、3日目に珪藻の数が大きく減りました。そのとき培養液の中のDHAの割合は最も高くなり、EPAの割合は最も低くなりました。

動物プランクトンにDHAは渡るのか

では、ラビリンチュラ類のDHAは、それを食べた動物プランクトンに渡るのでしょうか。本当はカイアシ類で確かめたいところです。けれどもカイアシ類は、実験室で飼い続けるのが難しい生き物です。そこで、飼いやすいアルテミアを使いました。

餌にも事情がありました。アプラノキトリウム類は簡単な培地では育ちにくいため、同じラビリンチュラ類のオーランチオキトリウムを与えています。餌なしのアルテミアからはDHAが出ず、ラビリンチュラ類を食べた群れからは出ました。

論文はこれらの実験をまとめて、少なくとも珪藻を食べたとき、アプラノキトリウム類はDHAを作れたとしています。また、ラビリンチュラ類が作ったDHAは、動物プランクトンのアルテミアに移ることが示されたと書いています。

海の中の量では、まだ珪藻が多い

では、海の中のアプラノキトリウム類は、全部でどれくらいのDHAを持っているのでしょうか。研究グループは、数えた細胞の数を炭素の量に直しました。1細胞あたりの炭素には、前の研究の165ピコグラムという値を使っています。

この量を、同じ海や近くの海で前に報告された珪藻・渦鞭毛藻の量と並べました。アプラノキトリウム類は、ごく小さな動物プランクトン(微小動物プランクトン)全体の量の一部を占めていました。その割合は秋に8.1%、夏に6.0%、春に1.1%です。

次に、炭素あたりのDHAの割合をかけて、3つのグループのDHAの量を比べました。夏には、3つのグループのDHAのうち87.6%がアプラノキトリウム類の分でした。ただし秋は19.6%、春は2.2%と、季節で大きく変わります。

3つの季節を合わせると、アプラノキトリウム類の分は15.0%でした。渦鞭毛藻の12.4%と同じくらいですが、珪藻は72.6%を占めています。なお、甲南大学の発表文はこの割合を約13%としていますが、ここでは論文の表の値を書いています。

論文は、海の中の量だけで見ると珪藻がはるかに多く、パラドックスは解けなかったとしています。植物プランクトンの段階では、やはりEPAのほうがずっと多いからです。

カイアシ類の腸の中では、DHAの63%

そこで研究グループは、見方を変えました。海の中に何がいるかではなく、魚の餌のカイアシ類が何を食べているかで比べたのです。使ったのは、2018年に平井講師らが土佐湾で調べた、カラヌス・シニクスの腸の中身のデータです。

計算は3段階です。まず、腸の中身から読み取れた遺伝子の割合を、1細胞あたりの遺伝子の数で割って、細胞の数の比にしました。それに1細胞あたりの炭素の量をかけ、最後に炭素あたりのDHAの割合をかけています。

その結果、腸の中身のDHAのうち、アプラノキトリウム類が63%を占めると見積もられました。珪藻は34%、渦鞭毛藻は3%です。なお、甲南大学の発表文では、この割合は56%・34%・10%と書かれています。この記事では、論文の表の63%・34%・3%を使っています。

炭素の量で比べると、アプラノキトリウム類は珪藻の約7分の1しかありません。けれども炭素あたりのDHAが10倍以上あるため、DHAでは珪藻を上回りました。

小針教授らが調べた東シナ海の黒潮域のデータで同じ計算をしても、アプラノキトリウム類が最大のDHA源で、約40%でした。論文は、違う海で同じ結果が出たことから、カイアシ類に共通する食べ方の表れかもしれないとみています。

小さな細胞を、どうやって食べるのか

ただ、ひとつ疑問が残ります。これまでの研究によると、カラヌス目のカイアシ類がよく食べる餌の大きさは40〜100μmです。

アプラノキトリウム類の細胞は約10μmなので、論文は1つずつ直接食べるとは考えにくいとしています。そのうえで、海の中ではカイアシ類が食べられる大きさの塊を作るのかもしれない、と考えています。2019年の研究も、細胞どうしや珪藻とくっついて塊になり、大きな動物プランクトンに食べられるのかもしれないと推測していました。

研究グループは、植物プランクトンからアプラノキトリウム類、そしてカイアシ類へと続くこの流れを「アプラノキトリウム経路」と名付けました。論文は、DHAを作らない小さな動物プランクトンを通る道とは別の、効率のよい道すじかもしれないとしています。

これまでの研究では、食べる・食べられるの間で、DHAは糖などの栄養より効率よくたまることが分かっています。カイアシ類は、飢えてもDHAを手放さないことも報告されています。

パラドックスは解けたのか

EPAとDHAの差は、食物連鎖をのぼるごとに縮んでいくようです。調べた海の海水では、アプラノキトリウム類を含めても、EPAはDHAの約5倍ありました。それがカイアシ類の腸の中身では、アプラノキトリウム類の分で2.4倍まで縮まると見積もられました。

別の研究によると、カイアシ類の体の脂肪酸では、EPAはDHAの約1.6倍にすぎません。そして先に見たとおり、多くの魚ではDHAとEPAがほぼ同じくらいです。

論文は、アプラノキトリウム類が魚の生産を支える主要なDHA源だと結論づけました。一次生産者と比べてもアプラノキトリウム類が主要なDHAの作り手だと報告したのは、この研究が初めてだとしています。

それでも1.6倍や2.4倍の差は残っており、論文もパラドックスは完全には解けていないと認めています。アプラノキトリウム類の役割は、どの海でも同じように大きいわけではない、という見方も示しました。

研究グループは、ほかのラビリンチュラ類や、まだDHAの供給役として知られていない生き物の調査も必要だとしています。発表文は、アプラノキトリウム類を見守ることが、漁獲量の予測や保全のための基礎情報につながる可能性にもふれています。

海の中の量では脇役の生き物が、食べる側に選ばれることで大きな供給役になりうる、という点が今回の研究の面白いところです。魚のDHAの出どころは、何がいるかだけでなく、誰が何を食べているかまで追ってこそ見えてくるのかもしれません。