紫外線を直接感知するメダカの脳下垂体と体色変化のしくみ

メダカの体色が変化する理由の一つとして、最新の研究から「脳下垂体が紫外線を直接感知し、体色を調節する仕組み」が明らかになりました。
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脳下垂体が紫外線を直接感知

メダカの頭部には「脳下垂体」と呼ばれる内分泌器官があり、ここに紫外線（特にUV-A）を感知する特殊なたんぱく質「Opn5m（オプンファイブエム）」が存在しています。このたんぱく質が紫外線を直接受容すると、脳下垂体内の黒色素胞刺激ホルモン（MSH）が分泌されます。

このホルモンの働きによって、メダカの体の黒い色素細胞（黒色素胞）が活性化され、体色が黒く濃くなります。これは紫外線から身を守る防衛機能であり、体表のメラニン産生を促進することで紫外線によるダメージを軽減していると考えられます。

従来の理解を覆す新発見

従来、脳下垂体のホルモン分泌は脳の他の部位からの指令でコントロールされていると考えられていましたが、このメダカの仕組みは「脳自体が直接紫外線を感知してホルモンを分泌する」という哺乳類にはない独自のものであることがわかりました。

この発見は、東京大学を中心とした研究チームによって2025年に発表され、紫外線の波長を特異的に感知し、体表の紫外線防御を強化するという生物学的意義がはっきりと説明された珍しい例となっています。

体色変化のメカニズム

日陰などで飼育していると紫外線量が少ないため、MSHの分泌は比較的抑えられ体色は薄くなりがちです。日中に強い太陽光（紫外線）を浴びると、脳下垂体が紫外線を感知してMSHを分泌し、10日前後で背側の体色が濃く黒くなっていることが観察されます。
※Opn5mをもつメダカにおいてＭＳＨ産生細胞が反応し細胞内のカルシウムイオン濃度が上昇、Opn5ｍもたない遺伝子改変されたメダカにおいては、この現象が見られない。

この体色変化は紫外線からの防御反応であり、紫外線量が多い時間帯に適応的に身を守るための生理現象です。

フィードバック機能の可能性

紫外線によって体色が濃くなることによって、脳下垂体に届く紫外線量が少なくなります。
これによって黒色素胞刺激ホルモン産生細胞（ＭＳＨ産生細胞）の分泌が減少します。
本来は保護色とも言える、茶系の黒体色も、自然界においてはオロチメダカのように体色が濃くなり過ぎると逆に目立つ存在です。
これだと捕食者に見つかりやすくなってしまうため、その場の環境に応じて、ちょうどよい色合いになるのではないかとも推測されています。

他の要因も体色に影響

メダカの体色は紫外線だけでなく、水温や照明、水質、さらには餌の種類など多くの環境要因によっても影響を受けます。これらの複合的な要因が絡み合って、時間帯や季節によって見た目の色合いが変わることが多いです。

学術的な注記

• 黒色素胞刺激ホルモン（MSH）はメラノソーム内の黒色素メラニンの産生を促進し、体色を黒くする役割があるホルモンです。
• Opn5mは非視覚性光受容体と呼ばれ、眼以外の組織で特定の光の波長を感知する受容体の一種です。
• 頭蓋骨が比較的透明な魚類や両生類に見られる独特の光受容機構であり、哺乳類には存在しません。

参考文献・引用元

• 東京大学大気海洋研究所「メダカは脳下垂体で紫外線を感じる」2025年1月発表
• 「科学誌サイエンス」2025年号掲載の研究論文（Fukuda et al., Science, 2025）
• 日経サイエンス 2025年4月号（詳細はこちらの記事内リンク参照）

日経サイエンス2025年4月号

この新発見により、メダカが太陽光の紫外線を脳で直接検知し体色を変化させることで身を守っていることが明らかになり、動物の光環境適応や紫外線防御の理解が大きく進展しています。これにより、メダカの魅力が学術的にも高まると同時に、飼育や観察の際にこの体色変化のメカニズムを知ることは楽しみ方の一つにもなります。
研究成果を発表してくださった大学の研究者の皆様に、メダカ愛好家として心から感謝いたします。新たな楽しみをいただき、本当にありがとうございます。