マイアミ大学ローゼンシュティール海洋・大気・地球科学大学院とその協力機関の研究者らは、サメのシャベル型の頭はオスもメスも成長するにつれてより丸くなり、この変化は特にメスで顕著であることを発見した。これまでの研究では、ダチョウのオスは性的成熟に達すると発達することが示唆されている。

ボンネットヘッドの頭の形をトレースする

この研究は、ビスケーン湾のカツオドリザメの頭の形と食事の両方を詳細に調べた初めての研究である。科学者らはまた、フロリダ州の反対側に住む個体群にも同じ発達パターンが見られるかどうかを調べるために、タンパ湾のサメも含めた。

カツオドリはシュモクザメの小さな近縁種であり、頭部の形状に性別による明確な違いが見られる唯一のサメです。男性は頭の前端により突出した点がある傾向がありますが、女性はより滑らかで丸い輪郭を持つ傾向があります。科学者は、男性と女性の間のこの種の身体的違いを性的二形性と説明します。

「私たちの研究結果は、尖った頭の形は成熟するにつれて男性に現れる特徴ではないことを示唆しています」と、ローゼンシュティール・スクールで修士号を取得中に行った研究の筆頭著者であるキャシー・リュー氏は述べた。 「若いオスとメスはどちらも頭が尖っていましたが、サメが成長するにつれて頭はより丸くなりました。この変化はメスの方がずっと大きかったです。」

食事だけでは違いが説明できない

研究者らはまた、オスとメスが異なる食物を食べたり、異なる方法で採餌したりするために、異なる頭の形を発達させる可能性があるかどうかもテストした。彼らの結果は、ビスケーン湾とタンパ湾のキャップが別個の食物網を占有し、成長するにつれて食事の変化を経験していることを示しました。しかし、同じ湾に住むオスとメスは多くの地元の食料源に依存していました。

「私たちの調査結果は、食事や採餌の違いがサメの性別特有の頭の形の発達につながったという証拠を提供していません」とリュー氏は述べた。

「この研究は、科学者たちを困惑させてきた生物学的形質の要因を絞り込んでいる」と研究共著者で環境科学政策学部准教授でローゼンシュティール・スクールのサメ研究・保護プログラム責任者のキャスリン・マクドナルド氏は述べた。 「同じ動物の体形と食事を調べることで、食事と形態学的変化が同時に起こるかどうかを評価することができました。私たちの結果は、雄と雌の頭の形の違いの背後に別の理由があることを示唆しています。」

フロリダ全土でサメを測定

2022年5月から2023年5月にかけて、研究チームはビスケーンで105頭のカツオザメ、タンパ湾地域でさらに39頭のカツオザメをサンプリングした。ビスケーンでは科学者らが調査用の釣り網を使ってサメを捕獲したが、タンパ湾のサメは主に科学用の網で採取された。

各クジラの体重を量り、少量の筋肉サンプルを採取しました。研究者らはその後、サメを放す前に、特別に設計されたメッシュ板に当てて動物の頭の両面を撮影した。

研究チームはImageJソフトウェアを使用して写真を分析し、各サメの頭の曲率を比較した。この技術により、研究者は処理時間を最小限に抑えながら詳細な測定値を収集することができました。

化学的証拠はさまざまな食物網を明らかにする

科学者らはまた、137 匹のサメの筋肉組織を分析して、炭素と窒素の同位体の特徴を調べた。これらの化学的手がかりは、動物が食物網のどこで摂食しているかを明らかにすることができ、最近食べた獲物を調べるだけでなく、長期的な食生活についてより広い視野を提供します。

ビスケーン湾のサメの同位体特徴は、タンパ湾のサメの同位体特徴とわずかに重なっていました。これは、2つの個体群が異なる生態学的特徴を持つ生態系で餌を食べていたことを示唆しています。

研究者らは、これはサメが全く異なる種類の獲物を食べるという意味ではないと警告した。同じ獲物でも、生息する生態系に応じて異なる同位体特徴を持つ可能性があります。

なぜボンネットヘッドはとがった頭をしているのですか?

科学者たちは、列の先頭に何が利点を与えるのかをまだ知りません。

研究者らによって示唆された可能性の1つは、この形状が若くて小さなサメがより効率的に泳ぐのに役立つ可能性があるということです。メスが子孫を残して妊娠できるように成長するにつれて、この潜在的な利点は重要ではなくなる可能性があります。

この可能性を検証するには、水泳スキルと胚の発達に関する将来の研究が必要です。このような研究により、男性と女性の頭の形の違いが初めて明らかになる可能性もあります。

フロリダを超えて研究を拡大

研究者らは、同じ画像技術を生息範囲の他の地域のカツオドリザメの研究にも使用できる可能性があると述べた。異なる地域の個体群を比較すると、頭の形のさらなる違いが明らかになり、科学者が地域の個体群がどのように異なるかを理解するのに役立ちます。

これらの比較は、研究者が地域固有の管理戦略を開発する際に重要となる可能性のある生物学的および生態学的差異を特定するのに役立つため、保全価値もある可能性があります。

科学者は、体型の測定値と食事に関する情報を組み合わせることで、異常な生物学がどのように発展し、進化するかについて競合する説明を検証することができます。より広い地理的範囲にわたるカバーを調査することにより、他の方法では隠されたままである人口の違いを明らかにすることもできます。

研究タイトル: 「Crooked Head: The Bonnethead Shark」 (スフィルナ・ティブロ) セファロフォールの形態と栄養生態学」が雑誌に掲載されました 生物の統合生物学。

著者はキャシー・リューです。マイアミ大学ローゼンスティール・スクールおよびフィールド・スクール、ジャスミン・グラハム。東洋科学のマイノリティ、H Ro 氏と SL Kim 氏。カリフォルニア大学マーセド校、TRワイリー氏、JMガーディナー氏。ヘブンワース海岸保護団体、LJ ベイカー;カリフォルニア州立大学モントレーベイ校、C. マクドナルド。ローゼンシュティール スクールとフィールド スクール。

この研究は、マイアミ大学のフィールド スクールとサメ研究保護プログラムによって支援されました。タンパ湾のフィールドワークは、タンパ湾環境回復基金とディズニー保護基金によって支援されました。安定同位体分析はカリフォルニア大学マーセド校によって支援され、プロジェクトの部分的な支援はマクスウェル/ハンラハン財団によって提供されました。