2018 Fiscal Year Research-status Report

The effect of micro plastic on symbiosis between corals and Symbiodinium

Research Project

Project/Area Number	17K07890
Research Institution	Tokyo Keizai University
Principal Investigator	大久保奈弥東京経済大学, 経済学部, 准教授 (50401576)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	マイクロプラスチック / サンゴ / イソギンチャク / 褐虫藻 / 共生
Outline of Annual Research Achievements	海洋生態系において重要な役割を担うサンゴと褐虫藻の共生関係がマイクロプラスチックにより阻害されることを、サンゴとそのモデル生物であるイソギンチャクを用いた実験により世界で初めて発見しました。多くのサンゴにとって、褐虫藻が体の中に共生することは生き残るための必須条件です。マイクロプラスチックが海洋生物の相互関係（共生）を阻害するという知見はこれまでになく、世界中で危機に瀕するサンゴへの被害や、また、海洋で共生関係を維持するその他の生物への影響も懸念されます。研究内容は、科学誌「Marine Pollution Bulletin」に掲載されました。まず、マイクロプラスチックが食物連鎖を通して生物間を移動するか確かめるため、ビーズを入れた海水でアルテミアを飼育し、ビーズを食べたアルテミアをイソギンチャクに与えた。すると、イソギンチャクの全身の内胚葉細胞にアルテミアの体内にあったビーズが入り込んだ。また、様々なサイズのビーズを餌と混ぜてイソギンチャクに与えたところ、小さなサイズのビーズほど細胞内にとりこまれやすく、なおかつ、一旦細胞内に入ると排出されにくいことがわかった。そして、ビーズを与えたサンゴとイソギンチャクに褐虫藻を与えたところ、褐虫藻の共生が阻害された。最後に、市販の洗顔料からマイクロプラスチックを取り出してイソギンチャクに食べさせたところ、やはり褐虫藻の共生が阻害された。以上の結果＊２は、自然界において、サンゴが卵から育って幼体になり褐虫藻を取り込む際、また、高水温でサンゴが白化した後に再度褐虫藻を取り込む際に、マイクロプラスチックが褐虫藻の代わりに細胞内へ入り込むと、褐虫藻が取り込みづらくなる可能性を示唆している。そして、褐虫藻からの栄養に多くを依存しているサンゴの生存や成長に害を及ぼす恐れも考えられる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason マイクロプラスチックが食物連鎖を通して生物間を移動するか確かめるため、ビーズを入れた海水でアルテミアを飼育し、ビーズを食べたアルテミアをイソギンチャクに与えた。すると、イソギンチャクの全身の内胚葉細胞にアルテミアの体内にあったビーズが入り込んだ。また、様々なサイズのビーズを餌と混ぜてイソギンチャクに与えたところ、小さなサイズのビーズほど細胞内にとりこまれやすく、なおかつ、一旦細胞内に入ると排出されにくいことがわかった。そして、ビーズを与えたサンゴとイソギンチャクに褐虫藻を与えたところ、褐虫藻の共生が阻害された。最後に、市販の洗顔料からマイクロプラスチックを取り出してイソギンチャクに食べさせたところ、やはり褐虫藻の共生が阻害された。以上の結果＊２は、自然界において、サンゴが卵から育って幼体になり褐虫藻を取り込む際、また、高水温でサンゴが白化した後に再度褐虫藻を取り込む際に、マイクロプラスチックが褐虫藻の代わりに細胞内へ入り込むと、褐虫藻が取り込みづらくなる可能性を示唆している。そして、褐虫藻からの栄養に多くを依存しているサンゴの生存や成長に害を及ぼす恐れも考えられる。
Strategy for Future Research Activity	これまでの私の研究から、① MPが食物連鎖を通して生物から生物へと移行する・② 小さなMPほど細胞に取り込まれやすい（エンドサイトーシスされやすい）・③ 小さなMPほど細胞から排出されにくい（エキソサイトーシスされにくい）ということがわかり、結果的に、本来であれば褐虫藻が生息するべきサンゴ体内の細胞内スペースをMPが奪ってしまうことで、サンゴと褐虫藻の共生が阻害されるということを明らかにしました (Okubo et al. 2018)。上記②については、細胞の大きさが関係している可能性が高く、細胞よりも大きな粒子が入りにくいのではないかと考えられましたが、③については全くその原因に見当がつきません。果たしてこの現象が、プラスチックに特有のものなのか、それともプラスチックビーズの表面についている化学的修飾によるものなのか、また、赤土などサンゴにストレスを与える細かな有機的粒子でも同じ結果になるのか、これらを明らかにしたいと思います。
Causes of Carryover	次年度の予算が少ないので、次年度の実験に回す