光の届かない深さ1700mの貝の細胞が「24時間のリズム」を刻んでいたと判明

大西洋の深海底には、海底から熱い水が噴き出す「熱水噴出孔」のそばで暮らす二枚貝がいます。

学名をバシモディオルス・アゾリクスという、深海の貝です。

今回調べた貝の住みかは水深約1700mで、太陽の光はまったく届かず、昼も夜もありません。

それでもこの場所には、規則正しく繰り返す変化が1つあります。

潮の満ち引きです。

噴き出す水の流れる向きが、潮に合わせて変わるのです。

そのため貝のまわりは、酸素の多い海水と、酸素がなく金属を多く含む噴出水とに、交互に包まれます。

実際、海底でのこの貝は、行動も遺伝子の働きも、約12.4時間ごとの潮のリズムが中心でした。

ところがそこには、1日周期の変化が知られていない深海にもかかわらず、「24時間のリズム」も、弱いながら混じっていたのです。

この24時間のリズムは、いったいどこから来ているのでしょうか？

貝の体の中に、昼と夜を数える時計が隠れているのでしょうか？

研究の詳細は、オーストリアのウィーン大学らにより、2026年11月2日付で学術誌『EMBO Reports』に掲載されました。

深海の貝を地上の水槽へ、細胞を冷蔵庫へ

確かめるには、貝を外の変化から切り離し、内側のリズムだけを見る必要があります。

ところが、深海の生き物を地上で生かしておくのは簡単ではありません。

水深1700mの水圧は地上の171倍もあり、圧力が下がること自体が、深海の生き物にとって命取りになりがちだからです。

採った貝は、船の上の暗い8℃の水の中で6〜7日間、毎日水を替えながら保たれ、その後24時間以内に飛行機でウィーンへ運ばれました。

研究チームが最初に運んだ貝も、研究室では最長12日しか生きられませんでした。

そこで、150リットルの水槽にろ過装置を付け、赤いフィルターで白い光をさえぎる飼い方に改めました。

すると、死ぬ貝は最初の1か月にほぼ集中し、生き残った貝は13か月も生き続けました。

地上と同じ1気圧の水槽の中で、ときどき動き回り、殻を開け、足を伸ばす姿も見られたといいます。

この種の貝を1年以上地上で飼えたのは、これが初めてです。

チームはさらに、貝の体から細胞を取り出して育てました。

研究室の細胞はふつう25〜37℃で育てますが、この貝の細胞を25℃に置くと、すぐにカビなどに覆われてしまいました。

一方、深海と同じ4〜8℃、つまり冷蔵庫ほどの冷たさでは、細胞がしっかり育ったのです。

足やえらなど6か所を試した中で、いちばん元気だったのは足の細胞でした。

しかも足の細胞の培養のうち2つは、3年半を過ぎても生き続けています。

細胞の数は一見ほとんど変わりませんが、一部の細胞をこすり取った所には、数週間から数か月かけて細胞がゆっくり戻ってきました。細胞はちゃんと分裂していたのです。

こうして、潮も昼夜もない研究室で、深海の貝の細胞をじっくり観察する準備が整いました。

チームが1万通りの「でたらめな記録」まで作って確かめたことは？

チームはまず、育てた足の細胞の培養液を入れ替え、その後は条件を一定にしたまま置きました。

ほかの生き物の細胞では、培養液の入れ替えが、ばらばらに動く細胞の時計をそろえる「合図」になることが知られているからです。

そのうえで4時間おきに2日間、細胞を取り出し、どの遺伝子がどれだけ働いているかを調べました。

その結果、157個の転写産物(遺伝子から写し取られたRNA)の量が、約24時間の周期で上がったり下がったりしていました。

そのうち66個は、以前の研究で、海底や研究室の貝のえらでもリズムを示していた転写産物です。

一方、潮の周期に近いリズムを示す遺伝子も見つかりましたが、こちらは偶然と比べてはっきり多いとは言えませんでした。

では、24時間のリズムのほうは、偶然ではないと言い切れるのでしょうか？

チームは、測った時刻をでたらめに並べ替えたデータを1万通り作り、同じ分析をやり直しました。

時刻の順番が崩れれば本当のリズムは消えるので、それでも出てくるリズムは「偶然の産物」ということになります。

でたらめに並べ替えたデータでは、24時間リズムの転写産物が157個以上見つかって、しかもその中に同じ66個がそろう、ということが一度もありませんでした。

つまり、深海の貝の細胞は、潮も昼夜も届かない皿の上で、24時間のリズムを自ら刻んでいたのです。

ここで目を引くのが、海底の貝との違いです。

海底の貝では12.4時間の潮のリズムが主役でしたが、取り出した細胞では24時間のリズムが主役に入れ替わっていました。

それでいて、調べた転写産物のうち24時間リズムを示したものの割合は、細胞で2.8%、海底の貝で2.5%と、ほとんど変わりません。

ただし、細胞の測定でとらえられた転写産物は、貝の転写産物全体の約17%にとどまります。

それでも、主役のリズムが場所によって入れ替わることは、貝の時計のしくみがかなり柔軟であることを示しているとチームはみています。

潮と昼夜のリズムをつなぐ候補となる遺伝子「ピリオド」

では、この24時間の時計は、どんな部品でできているのでしょうか？

体内時計の中心となる遺伝子は、ハエから人まで共通しています。この貝も、その遺伝子を少し形を変えて持っています。

陸の生き物の体内時計では、時計の遺伝子と、そこから作られるたんぱく質が互いを調節し合い、くり返す輪を作っています。

その輪の要となる遺伝子の1つが「ピリオド」です。

チームは、このピリオド遺伝子の手前にある、働きのスイッチとなる部分を探しました。

見つかったスイッチ部分は、別の深海の貝と比べても9割以上が同じ並びでした。

離れた種の間で同じ並びが残る部分は、同じ役目を持つことが多いとされます。

このスイッチ部分を使った実験からは、陸と同じしくみの時計の輪が、深海の貝でも働いているらしいことが示されました。

ただし、この貝のピリオドには、ちょっと変わった特徴がありました。

単独では時計の輪を抑える力を持たず、別の時計遺伝子(クリプトクロム2)の働きを加減する役に回っていたのです。

しかも海底の貝では、このピリオド自体が潮の周期で上下しています。

そこでチームは、ピリオドが潮と昼夜のリズムをつなぎ、1つの時計から両方のリズムが生まれているのかもしれないと考えています。

細胞の実験にも、これに関わりそうな手がかりがありました。

クリプトクロム2は足の組織にも育てた細胞にもあったのに、ピリオドは組織でしか見つからなかったのです。

考えられる理由の1つは、潮のリズムを持つ細胞が、培養の中で生き残らなかった可能性です。

もう1つは、ピリオドを潮に合わせて働かせるしくみが、今の培養条件では動いていない可能性です。

ただし育てた細胞では、遺伝子の量がもともととても少なく、測定は限界に近いものでした。ピリオドは、量が少なすぎて測れなかっただけかもしれません。

この研究には限界もあります。貝も細胞も地上の1気圧で育てたため、それが体の働きをどれだけ変えているかは分かっていません。

また材料が少なく、時計の中心となる遺伝子そのものは、多くの遺伝子の働きをまとめて調べる今回の測定では検出できませんでした。

深海は、採掘の計画が進むなど、人間の影響を強く受けつつある場所です。

陸では人の出す光や振動が体内時計を乱すことが知られており、深海の時計もおそらく同じように人の影響に弱いだろうと、研究チームは述べています。

光の差さない深さ1700mから来た貝の細胞は、冷蔵庫ほどの冷たさの皿の上で、1日という時間を自ら刻んでいたのです。そのリズムには、ハエや私たちと共通する時計のしくみが関わっているらしいことも示されました。

写真で見る深海の熱水噴出孔と貝

参考文献

Internal clocks of deep-sea mussels tick to a day-night rhythm (EurekAlert!)
https://www.eurekalert.org/news-releases/1150071

元論文

Endogenous rhythms in deep-sea mussel cell culture and molecular clock characterization
https://doi.org/10.1038/s44319-026-00970-7

ライター

山下 浩介: むずかしい研究を、なるべく分かりやすく伝えたい。専門の言葉はふだんの言葉に置きかえて、身近な例で例える。それで「わかった」「楽しかった」と言ってもらえたら嬉しいです。 好きなのは、通学路や台所や日常の中にある科学。眠っているあいだに記憶が整理される話や、虫の鳴き方に意味がある話のように、読み終わったあとに誰かへ話したくなる研究を探しています。

編集者

ナゾロジー 編集部