アカエイはいつ攻撃するのか？ | スミソニアン

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スティングレイ 12 号は、スクイージーで締め付けられている動物にしては驚くほど落ち着いている。ディナー プレートほどの大きさのこのエイは、チェスト フリーザーほどの大きさの水槽の砂の中に沈んでおり、頭の上の金色の目も堆積物の中に埋まっている。カリフォルニア州立大学ロング ビーチ校 (CSULB) の研究者ベン パールマンが、まだら模様の茶色の体から砂を慎重に押し出している間も、エイは動かない。スクイージーは、スティングレイ 12 号の尾の途中から突き出ている危険そうなトゲから科学者を少し守ってくれる。

「ご迷惑をおかけして申し訳ありません」とパールマンはつぶやいた。

6 人の学部生が彼の肩越しに覗き込んでいると、そのうちの 1 人であるカーリー・ブレナーが、PVC パイプに接着された 3D プリントされたシリコン製の人間の足を持って前に進み出た。

「もう少し近づけ、もう少し近づけ」とパールマンは、ブレナーがアカエイの体から数センチのところに足を近づけるときに指導する。「頑張れ」と彼が言うと、ブレナーはアカエイの左胸びれを狙い、柔軟な足で踏みつける。

光線は全く動きません。

「反応がない」とパールマンは言う。この結果は、アカエイが攻撃する理由を研究する彼の研究室に記録される。パールマンは、この科学が、成人の足の親指ほどの長さの鋸歯状の棘による痛い刺し傷を人々が避けるのに役立つことを期待している。

カリフォルニア州ロングビーチにあるパールマンの研究室は、スティングレイと蝶の生体力学研究室（蝶のプロジェクトは現在休止中）の頭文字をとってSTABBと名付けられ、アカエイがどのように、そしてなぜそのように動き、行動するのかを研究している。研究室から3マイル離れた、市内で人気のサーフィンスポットの1つであるシールビーチは、俗にレイベイと呼ばれている。アカエイはサンガブリエル川の河口の穏やかで暖かい水域に集まるのが大好きで、ライフガードは毎年500件以上のエイによる痛ましい刺傷を記録している。エイの行動と刺すプロセスを研究することで、研究室が「危険なパンケーキ」と呼ぶものと人間との関わりについて新たな知見が得られる可能性があるとパールマンは言う。

彼の研究は、カリフォルニアの海域に最も多く生息するアカエイ類であるアカエイに焦点を当てています。アカエイの行動は、何も知らない通行人にとって最も危険でもあります。他のエイは危険を感じるとすぐに逃げますが、アカエイは砂の中に潜り、幼体のホホジロザメなどの捕食者、または人間などの捕食者とみなされる動物が通り過ぎるときに息を止めてさえ、まだら模様の色をカモフラージュします。この防御行動により、アカエイは踏みつけられる可能性がはるかに高くなり、カリフォルニアでのアカエイによる負傷の大半が、この地域に生息するコウモリエイやダイヤモンドエイではなく、アカエイによるものとされている理由を説明しています。

アカエイの棘は、尾に付いている一種の皮膚歯状突起（歯のようなもの）で、振り回すことができます。攻撃すると、アカエイは棘の 1 つの基部の腺細胞から毒素を放出します。毒素は粘膜に沿って移動し、刺し傷から毒液が注入されて、被毒者に浸透します。一部のエイの棘には鋸歯状の切れ込みがあり、これにより棘が攻撃者の皮膚に突き刺さります。

カリフォルニア州立大学バーミンガム校のサメ研究室を率いるサメ生物学者のクリス・ロウ氏は、南カリフォルニアでアカエイに刺されて負傷する人が年間約 1 万人いると推定している。丸いエイは若いホホジロザメにとってハンバーガーのパテのようなもので、ロウ氏と仲間のサメ研究者がアカエイの分布と個体数に強い関心を持っている理由の 1 つはそこにある。1960 年代に設立されたサメ研究室は長年アカエイを研究してきたが、その刺す仕組みについてはこれまで研究したことがなかった。

一方、パールマンはエイの研究を始めたわけではなく、魚類の生体力学者として、サザエがケルプの森でどのように泳ぐか、熱帯の両生類が筋肉を使って水から身を引き上げるかを研究した。また、鳥の翼が飛行中にどのように形を変えるか、ウシガエルが腱に負荷をかけて跳躍力を高める方法も研究した。2018年、彼はカリフォルニア州立大学ロングビーチ校で教授として働き、数年間研究から離れていた。

そして、2021年の秋、彼の家に一通の電話がかかってきた。ロウ氏には質問があった。彼は、エイを怖がる子供を持つ発明家と材料科学の専門家である協力者が開発したサーフィンブーツ用の新素材のテストをパールマン氏が手伝ってくれるかどうか知りたかったのだ。そのブーツは設計どおり、アカエイの攻撃から身を守ってくれるだろうか？サーフィン好きの匿名の寄付者から資金を受け取った後、パールマン氏は学生を雇い、一緒にシールビーチでエイを採取して被験者にした。

この素材が攻撃から身を守ることができるかどうかを知るために、パールマンはまずアカエイの防御行動の力学を理解する必要があった。彼の最初の研究目標は、攻撃をカメラで撮影し、その映像を使って速度と加速度を測定し、それから力を計算することだった。彼はスピリット・ハロウィーンの店で人間の足を買って、砂を詰めてプラスチックパイプにエポキシで接着し、実験用に人間の足を模倣した。「それが素晴らしい出発点でした」とパールマンは言う。

エイが攻撃を決意する理由を詳しく知るため、彼はエイの体を胴体中央、左胸びれ、右胸びれ、そして鼻先（基本的には鼻に相当）の4つの部位に分ける実験を考案した。彼のチームはゾンビの足（よりリアルなため2023年に3Dプリントされたシリコン製の足にアップグレードされた）を使って体のさまざまな部位を「踏んで」、動物の反応を記録している。

当初の調査結果ははっきりしている。エイが襲撃するのは、すべての臓器が集中している胴体の中央部分を踏まれた場合のみである。そのため、エイが襲撃する確率は 85 パーセントになる。側面を踏まれてもエイは逃げるだけで、鼻先を軽く叩いても反応は見られない。エイの大きさ、年齢、性別に関係なく、調査結果は一貫している。

研究所では、ロー氏がパールマンに持ち込んだ新素材（ゴム複合材の裏地付きネオプレン）がアカエイの攻撃に耐えられるかどうかも研究している。研究者らは、爪を切るのと同じように、ケラチンベースの棘を切り落とし、機械を使って圧力を強めながら棘を素材に押し込む。これまでのところ、この素材はほとんどのアカエイの攻撃に耐えられることがわかっている（エイ耐性ブーツの開発を目指す別の会社も、今年同様の素材を使った製品をスピンオフさせる予定）。

カリフォルニア大学アーバイン校でアカエイの形態を研究している魚類生物学者クリス・マルティネス氏によると、一部のアカエイは、その棘に加えて、受動的な防御機能を果たす大きな棘のある鱗状の歯状突起を持っているという。棘は皮膚を突き刺して捕食者の生活を不快にするが、針はそれ以上のものであり、動物が積極的に制御してダメージを与えることができる標的武器であると、マルティネス氏は言う。

マルティネス氏は、パールマン氏の研究は「本当に素晴らしい。南カリフォルニアの海水浴客のニーズに応えるのに間違いなく非常に役立つ」と語る。同氏は今後、パールマン氏と協力して、この衝撃の神経筋的背景を調査する予定だ。

パールマン氏は、この研究がビーチにいる人たちにとってのベストプラクティスに繋がることを期待していると語った。南カリフォルニアのサーファーたちは何十年もの間、「スティングレイシャッフル」と呼ばれるテクニックを使ってきた。これは、砂の中に潜んでいるかもしれないアカエイに警告するために、地面に沿って大きなステップではなく小さなステップを踏むというものだ。

パールマン氏は、自分の実験がアカエイの足踏みを科学的に裏付けていると語る。つまり、人が小さな一歩を踏み出すと、アカエイの胴体の中央部分に接触することはなく、そのためエイにぶつかることはないのだ。砂を通した振動も、アカエイに安全な場所へ移動するチャンスを与えるのだ。[The rays are] 「ただ逃げるか、反応しないだけだ」とパールマン氏は言う。

彼は何が危険にさらされているかをよく知っている。昨年の夏、彼は網でエイの尾を押さえ、メスでエイの体に小さな識別用の刻み目を入れていた。刻み目は成長するため、数ヶ月ごとにやり直さなければならない。そのとき、彼の手が滑ってエイの尾が振り回され、手首の動脈に当たった。たちまち血が四方八方に飛び散り、痛みは「10段階中7.5」だった。彼は唯一知られている治療法を試した。それは、毒を変性させるために手を熱湯に浸すことだった。痛みが消えるまでに2時間近くかかった。彼の手首には今も傷跡が残っている。

研究室は現在、パールマン氏とチームメイトたちがこれから10年間忙しく過ごすことになるであろう、多忙な研究活動に取り組んでいる。彼らは足の大きさがアカエイに襲われる可能性にどう影響するかをテストしており、体重が軽くて小さい人ほど刺されにくいかどうかを調べている。今のところ、足の大きさはエイの反応に影響を及ぼさないようだ。今後数ヶ月、彼らは暗闇と異なる水温で足踏み実験を繰り返す予定だ。研究室には18匹のエイが飼育されており、実験の合間には動物たちが体調を崩さないように少なくとも2日間は休ませる。

研究者たちは、砂の中に潜るエイの研究も進めており、エイが砂粒を移動させる理由と仕組みを解明しようとしている。最終的には、マイクロCTスキャンによる3D画像を使用して、さまざまな丸いエイの棘の鋸歯の曲率、鋭さ、角度を調べる予定だ。これは、エイの種内、さらには個体内の変異を理解するのに役立つだろう。棘は切り取られた後、異なる形や大きさで再び生えてくることがあるのだ。

カリフォルニアの人々の意識の中では、サメはエイよりも大きく見える傾向があるとマルティネス氏は言う。「エイはそれほど大きくなく、一部の大型サメのように大きな歯も持っていないため、それほど注目されません」と彼は言う。「しかし、大型サメよりもエイに危害を加えられる可能性が高いのです」。統計が彼の主張を裏付けている。2022年には、世界中で57件のサメによる襲撃が発生し、アカエイによる負傷者はおそらく数万匹に上る。

シリコン製の足に遭遇した後、スティングレイ 12 号はもう一方の胸びれを踏みつけられる前に 10 分間の休憩を取る。パールマン氏は、スティングレイ 12 号が砂の中に再び埋まるのを見守る。カリフォルニアの仲間が刺されたり刺されたりしないように、比喩的に一歩踏み出すのは気分がいい、とパールマン氏は言う。最終的に、サーファーやスイマーが彼の研究を利用して危険なパンケーキを避けることができれば、エイを含め、ビーチで過ごすすべての人の時間がもっと調和のとれたものになるだろう。

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