ヒゲクジラがどうやって音を出すのかついに判明

今日のシロナガスクジラ、ザトウクジラ、ナガスクジラを含むヒゲクジラは、水中の世界で生きるために音を頼りにしている。彼らの歌は、濁った暗い海を遠くまで伝わって、仲間を見つけて何十万マイルも移動できるものでなければならない。科学者がクジラの歌を研究して50年以上になるが、ヒゲクジラが音を出すためにどのような身体構造を使っているのかは、これまで不明だった。2月21日にネイチャー誌に掲載された研究によると、ヒゲクジラは喉頭に独自の部位を進化させ、それが複雑な発声を生み出しているという。

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「クジラは実に素晴らしい生き物で、史上最大の動物です。最大の恐竜よりもはるかに大きく、深く潜ることができ、とても社交的です」と、南デンマーク大学の音声科学者で本研究の共著者であるコーエン・エレマンス氏はPopSciに語った。「広大な海で他の動物を見つけるのは非常に難しいため、こうした行動の多くは音に導かれています。したがって、クジラが音を出す仕組みを理解することは、クジラの生態全般を理解する上で非常に重要です。」

ハクジラとヒゲクジラ

クジラは、ハクジラ類（ハクジラ目）とヒゲクジラ類（ヒゲクジラ目）の 2 つの主なグループに分類されます。ハクジラ類には、シャチ、マッコウクジラ、イルカ、ネズミイルカが含まれます。これらの種の多くには、獲物を噛み砕くために使用する目に見える歯があります。

ヒゲ（または鯨骨）はケラチンでできた硬い物質です。クジラの上顎から生え、剛毛のような縁取りのある板状になっています。鯨骨はふるいのような働きをして、クジラが食べる小魚や動物プランクトンを濾過します。

「ヒゲクジラは喉頭で音を出し、ハクジラは鼻で音を出します」とエレマンス氏は説明する。「どちらも人間の声帯と同じように組織を振動させる同じメカニズムを使用していますが、構造がまったく新しいのです。」

進化する新しい音声構造

研究チームはこの研究で、座礁した3頭のクジラを調べた。それぞれの標本は、イワシクジラ、ミンククジラ、ザトウクジラという異なる種類のヒゲクジラだった。浜辺に座礁したクジラは、研究者にその解剖学的構造をより詳しく研究する機会を与えてくれる。各クジラ種の喉頭を摘出した後、研究チームは研究室でクジラの喉頭全体の計算モデルを構築した。このモデルには喉頭周囲の筋肉の正確な3D形状が含まれており、音の周波数が筋肉の動きによってどのように制御されるかをシミュレートすることができた。

研究者たちは、ヒゲクジラは喉頭の特定の内部構造の振動で音を出すように進化したが、ハクジラにはそれがないことを発見した。ヒゲクジラのこれらの特殊な構造により、クジラが水を吸い込むのを防ぎながら、音を出し、空気を循環させることができる。

どちらの種類のクジラも喉頭で音を出すことができますが、ヒゲクジラは喉頭で音を出すための新しい構造を持っています。ヒゲクジラは、人間の喉頭にも見られる披裂軟骨という軟骨を使います。披裂軟骨は人間の声帯の位置を変えます。ヒゲクジラの場合、披裂軟骨は小さな軟骨ではなく、喉頭の全長を覆う U 字型の硬い構造の底にある大きく長い円筒のように見えます。これにより、大量の空気を巨大な体で動かすときに気道が開いたままになり、窒息することはありません。

「ハクジラ類とヒゲクジラ類は、気道の保護と音の生成という2つの機能を果たす喉頭を持つ陸生哺乳類から進化した」と、オーストリアのウィーン大学の生物学者で研究共著者のテカムセ・フィッチ氏は声明で述べた。「しかし、水中生活への移行により、水中での窒息を防ぐために喉頭に新たな厳しい要求が課せられた」

下げてください

この研究は、ヒゲクジラが低周波の発声を行う仕組みを初めて明らかにしたものの、数百万年にわたる進化の過程で磨き上げてきた発声能力は、ますます騒音がひどくなる海の中で脅かされつつある。

「クジラは深いところでは音を出せないし、ほとんどの種は高周波音を出すことができない」とエレマンス氏は言う。「このため、コミュニケーションの範囲が限られている。さらに、この深さと周波数は、船舶の往来など、海洋で人間が作り出す騒音と重なるため、クジラは高い声で歌うことでこの騒音から逃れることができないのだ。」

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著者らは、1970年にザトウクジラの歌声を初めて録音したのをきっかけに、環境保護と政治活動が活発化したと述べている。ロジャーとケイティ・ペイン夫妻のアルバム「Songs of the Humpback Whale」は、非常に重要とみなされ、そのアルバムから選曲された曲がボイジャー1号宇宙船に収録され、宇宙船を発見するかもしれない地球外生命体に地球上の生命がどのようなものかを伝えることが目的だった。1970年代以降、海洋の騒音はますます大きくなっているが、騒音を減らすためにも同様の環境保護活動が必要である。

「こうした騒音には厳しい規制が必要だ。なぜなら、これらのクジラはコミュニケーションに音に依存しているからだ」とエレマンス氏は声明で述べた。「今、私たちは、彼らの驚くべき生理機能にもかかわらず、人間が海で出す騒音から文字通り逃れることはできないことを示した。」