Hirano Tetsuya

Ogasawara Tsuyoshi

小笠原 強

平野 哲也

小笠原, 強

平野, 哲也

Ogasawara, Tsuyoshi

Hirano, Tetsuya

KANAGAWA University Repository

G.魚 類 を分析機器 とみな した水質の査定神奈川大学総合理学研究所産学共同研究報告研究テーマG「 魚類を分析機器 とみな した水質の査定」神奈川大学理学部教授小笠原 強東京大学名誉教授 ・ハワイ大学客員教授神奈川大学総合理学研究所客員所員平野 哲也背景水界は大気および土壌との関連 も含め、極めて重要な環境 として意識 されつつある。水は とりわ け生物の細胞内外の環壌でもあるので、われわれの生命 の維持に直接関わる分子 として も捉 える ことが出来 る。地球生態系つま り物理的環境 と生物は、数十億年の進化 のなかで巧妙なバランスを保 ってきた。 しか し、人間の生産活動が加速度的に高まって以来、環境 と生物の関わ りは歴史的に例 のない多大な変動 を受けていることは周知のとお りである。水分子 を中核 とす る水界環境は、あらゆる地球環境の中でもとりわけ大きな意味をもつ。水界の変動すなわち汚濁については、これ までには専ら分析機器 による物理 ・化学的側面か らの解析が行われてきた。環境指標生物種 をもとにした評価 もなされてきてはいるが、解析に時間を要 し精度 も良好とはえない。本研究 テーマは水界の代表的な動物である魚類 を、ある種の分析機器、言い換 えればバイ オメーター として水質の監視 ・査定が可能か どうかを試す ものである。環境変動 に対す る鱈の生理的な形態変化 を指標 とする。鯉は広大な表面積 をもち、外部環境と接す る。鯉表皮細胞は環墳変動に鋭敏で あり、形態 ・機能を柔軟に変化 させる繊細な上皮細胞層である。 この器官の形態変化が指標 となれば、生物を中心においた環境査定が可能 となる。 この査定法は魚類の適応能 をも加味するので、従来の機器分析法と併用すれば実質的な環境評価 と保全への手がか りが得 られるはずである。 とりわけ、ある程度の汚濁 が不可避な市街河川における評価 の実質的な査定の指針 とな りうることが期待 される。研究方法メダカ(養 成種 ヒメダカ)を 材料 とした。河川 ・湖沼の汚染有機物質 としてア ンモニアについて調べた。さまざまなアンモニア溶液 にメダカを移 し、生存状態を調べ、鯉を組織的に解析 した。組織観察 は通常の光学顕微鏡 を用い、広 い視野にわたってお こなった。結果 ・考察魚類 の窒素代謝 に関わる実験 には硫酸 アンモニウムが用い られることが多い。は じめに硫酸アンモニ ア、およびそれに類す る炭酸アンモニウムを淡水に添加 してメダカ を移行 した。他の魚種で実験報告 のあるアンモニウム濃度で試 した。 どちらの環境で もメダカは死亡 した。特 に、炭酸ア ンモニウム溶液 中では短時間で死亡 した。 これ らの溶液 にはそれぞれ硫酸イオ ンおよび炭酸イオンが含まれる。 これ らアンモニウム以外一129一のイオ ンの影響が懸念 された。そ こで、他 のイオンの含まれないアンモニア水で試 した。アンモニア水 はアンモニアガス を水 に通気 して得 られ る試薬である。 アンモニ ア水 を淡水 に添加 してメダカ を移行 したが、死亡す ることはなかった。経時的にメダカをとりだ し鯉組織を観察 した。魚類特 にメダカの鯉組織 については、小笠原の研究室でデータが蓄積 されている。この種は淡水 に生息するが、海水 にも適応 して繁殖 もお こなうことをみている。鯉 には塩分代謝に重要な役割 を果たす塩類細胞がある。 この細胞が機能す ることによ り、広塩性魚類の体液浸透圧は淡水 中で も海水中でも一定に保たれ、安定 した生命活動が補償 され る。塩類細胞は環境塩濃度に鋭敏 に反応 して形態を変える。すなわち、海水に適応す ると塩類細胞の数が増 え、大型になる ことを確認 している。 さらに、蒸留水あるいは強酸性淡水において も同様の形態変化 をみせる。 しか し、 これ らの低張環境での塩類細胞の形状は海水 タイプとは異なる。 このよ うな低張な環境では塩の摂取をお こなっているものと推測 している。アンモニア環境にメダカを移行 して一週 間すると、鯉 に変化が観察された。大小さまざまの塩類細胞が認め られ、大型の塩類細胞にはピットとよばれ る陥入部がみ られた。つねには塩類細胞が分布 していない呼吸上皮にも塩類細胞が観察された。これは、塩分代謝の活性化 を反映 した結果 とお もわれ る。アンモニ ア環境下でのこのような報告 はこれまでにない。低張環境では塩類細胞 は塩 の摂取に関わ るらしい。一方、水生動物の窒素代謝産物であるアンモニアは体表か ら排泄 され る。魚類では鯉がアンモニアの排泄にあたる。アンモニアの排泄はNa+1NH4+交 換系によるとされ、排泄と同時にNa+が 体内に入る。つま り、外界にNH4+が 増えるとNa+の 体液側への流入量が減少する可能性がある。低調な高アンモニウム環境下で塩類細胞が活性化す るのは、このような交換系によるNa+摂 取の減衰 を補 うためと推測される。外界 アンモニウム濃度 と組織変化 の度合いの間 に相関があるかどうかは調べていないが、メダカはアンモニ ウムの上昇に応答 して鯉上皮の形態 を変化させる。いずれにして も本結果 は、特異的な細胞あるいは器官を指標 とした環境変動の査定の可能性を示す。機器による環境査定は単0要 因での環境変動については高精度のデータを与えるが、複合要因の関わる変動については解析 に困難 をともな う。 自然界の環境変動 はつねに複合要因によって生 じる。本試験のような発想 を発展 させれば、機器では解析の不可能な環境要因の変動を生物側か ら捉えることが可能であろう。一130一

<所内学術研究成果報告>G. 「魚類を分析機器とみなした水質の査定」

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