Salt Water?
最近、5歳の娘から、なぜほとんどのサメが塩水に住んでいるのかと聞かれました。
Miguel
Oakville, Ont.
すごい質問ですね！
生命を維持するための複雑な化学反応を行うために、サメや人間を含むすべての生物は、体内に水と塩分を蓄えています。 皮膚などの生体組織は固まっているように見えますが、実は小さな孔が開いています。 水分や塩分などの小さな分子は、皮膚の中をスムーズに行き来することができます。 しかし、ある種類の分子が皮膚の片側に多く存在する場合、分子の一部は「拡散」と呼ばれる自然なプロセスによって、濃度の高い領域から低い領域へと移動します。 拡散は、その分子の濃度が皮膚の両側で等しくなるまで続きます。
海はそのほとんどが水ですが、その中にはさまざまな塩が溶け込んでいます。
海はほとんどが水ですが、その中にはさまざまな塩が溶け込んでいます。 人間や多くの魚の生体組織は、この塩分濃度よりもかなり低い。 その結果、人間や魚の体内には、海の外よりも多くの真水が存在することになります。 そのため、外界の海を薄めようとするかのように、体から皮膚を伝って自然に水が拡散していく。 半透膜を介して水が拡散するのは拡散の特殊なケースで、通常は「浸透」と呼ばれるが、ここではわかりやすく拡散と呼ぶことにする）。 人間の皮膚は比較的水を通さないが、魚の皮膚はかなり水漏れする。 人間の皮膚は比較的水を通さないが、魚の皮膚は水を通さない。そのため、ほとんどの海産魚の体は常に周囲の海に新鮮な水を放出していることになる。 しかし、すべての生物は体内に水がなければ機能しません。 魚のように水を飲む」という表現を聞いたことがありませんか？ 海水魚は常に水を飲んでいます。 海水に含まれる過剰な塩分を排出するために、多くの魚はエラに「塩化細胞」と呼ばれる塩分を分泌する特殊な構造を持っています。 サメは海よりも塩分が少ないのではなく、ある種の代謝老廃物（尿素やTMAO）を蓄えることで、実際には海よりもわずかに「塩分」が多くなるのです。 そのため、サメは体内の真水を海に排出することはありません。 必要な水分は、口やエラなどの露出した膜を通して体内に穏やかに拡散していく。 サメの体内の余分な水分は腎臓でろ過され、骨盤ヒレ（サメの腹の後ろにある一対のヒレ）の間にある「クロアカ」と呼ばれる開口部から排泄されます。これは重大な環境問題に対する非常にエレガントな解決策ですが、限界もあります。
典型的なサメが「塩分」の多い体を淡水に泳がせると、組織内に大量の淡水が拡散し、腎臓がそのすべてを排出するために過剰に働くことになります。 これは非常にエネルギーを必要とするプロセスであり、ほとんどのサメが真水に入らない理由は、真水をすべて排泄し続けることに多大な労力を要するからである。 しかし、オオメジロザメ（Carcharhinus leucas）のように、長期間にわたって真水に入ることができるサメもいます。 体内の尿素やTMAOの濃度を大幅に下げることで、このような芸当ができるのだ。 しかし、淡水にいるオオメジロザメは周囲の環境よりもわずかに塩分を含んでいるため、余分な水分を希薄な尿として排出し続けなければならないのである。 サメやエイなど43種の生物は、少なくとも一生の一部を淡水の中で過ごしている。 しかし、南米に生息するアカエイの仲間、いわゆるリバー・スティングレイ（Potamotrygonidae）は、海洋生物を祖先に持ち、淡水での生活に徹底的に適応するように進化してきました。 そのため、体内で尿素を作ることができず、強い海水に入れるとすぐに死んでしまうのです。
時には、二度と家に帰れないこともあるのです。
この淡水のアカエイは、生化学的には厳しいものです。