TED日本語 - エディス・ウィダー: 不思議ですばらしい生物発光の世界


TED Talks(英語 日本語字幕付き動画)

TED日本語 - エディス・ウィダー: 不思議ですばらしい生物発光の世界

TED Talks

The weird and wonderful world of bioluminescence
Edith Widder




So I want to take you on a trip to an alien world. And it's not a trip that requires light-years of travel, but it's to a place where it's defined by light.

So it's a little-appreciated fact that most of the animals in our ocean make light. I've spent most of my career studying this phenomenon called bioluminescence. I study it because I think understanding it is critical to understanding life in the ocean where most bioluminescence occurs. I also use it as a tool for visualizing and tracking pollution. But mostly I'm entranced by it. Since my my first dive in a deep-diving submersible, when I went down and turned out the lights and saw the fireworks displays, I've been a bioluminescence junky. But I would come back from those dives and try to share the experience with words, and they were totally inadequate to the task. I needed some way to share the experience directly. And the first time I figured out that way was in this little single-person submersible called Deep Rover.

This next video clip, you're going to see how we stimulated the bioluminescence. And the first thing you're going to see is a transect screen that is about a meter across.

(Video) Narrator: In front of the sub, a mess screen will come into contact with the soft-bodied creatures of the deep sea. With the sub's lights switched off, it is possible to see their bioluminescence -- the light produced when they collide with the mesh. This is the first time it has ever been recorded.

Edith Widder: So I recorded that with an intensified video camera that has about the sensitivity of the fully dark-adapted human eye. Which means that really is what you would see if you took a dive in a submersible. But just to try to prove that fact to you, I've brought along some bioluminescent plankton in what is undoubtedly a foolhardy attempt at a live demonstration.


So, if we could have the lights down and have it as dark in here as possible, I have a flask that has bioluminescent plankton in it. And you'll note there's no light coming from them right now, either because they're dead -- (Laughter) or because I need to stir them up in some way for you to see what bioluminescence really looks like.


Oops. Sorry.


I spend most of my time working in the dark; I'm used to that. Okay.

So that light was made by a bioluminescent dinoflagellate, a single-celled alga. So why would a single-celled alga need to be able to produce light? Well, it uses it to defend itself from its predators. The flash is like a scream for help. It's what's known as a bioluminescent burglar alarm, and just like the alarm on your car or your house, it's meant to cast unwanted attention onto the intruder, thereby either leading to his capture or scaring him away.

There's a lot of animals that use this trick, for example this black dragonfish. It's got a light organ under its eye. It's got a chin barbel. It's got a lot of other light organs you can't see, but you'll see in here in a minute. So we had to chase this in the submersible for quite sometime, because the top speed of this fish is one knot, which was the top speed of the submersible. But it was worth it, because we caught it in a special capture device, brought it up into the lab on the ship, and then everything on this fish lights up. It's unbelievable. The light organs under the eyes are flashing. That chin barbel is flashing. It's got light organs on its belly that are flashing, fin lights. It's a scream for help; it's meant to attract attention. It's phenomenal. And you normally don't get to see this because we've exhausted the luminescence when we bring them up in nets.

There's other ways you can defend yourself with light. For example, this shrimp releases its bioluminescent chemicals into the water just the way a squid or an octopus would release an ink cloud. This blinds or distracts the predator. This little squid is called the fire shooter because of its ability to do this. Now it may look like a tasty morsel, or a pig's head with wings -- (Laughter) but if it's attacked, it puts out a barrage of light -- in fact, a barrage of photon torpedoes. I just barely got the lights out in time for you to be able to see those gobs of light hitting the transect screen and then just glowing. It's phenomenal.

So there's a lot of animals in the open ocean -- most of them that make light. And we have a pretty good idea, for most of them, why. They use it for finding food, for attracting mates, for defending against predators. But when you get down to the bottom of the ocean, that's where things get really strange. And some of these animals are probably inspiration for the things you saw in "Avatar," but you don't have to travel to Pandora to see them. They're things like this.

This is a golden coral, a bush. It grows very slowly. In fact, it's thought that some of these are as much as 3,000 years old, which is one reason that bottom trawling should not be allowed. The other reason is this amazing bush glows. So if you brush up against it, any place you brushed against it, you get this twinkling blue-green light that's just breathtaking. And you see things like this. This looks like something out of a Dr. Seuss book -- just all manner of creatures all over this thing. And these are flytrap anemones. Now if you poke it, it pulls in its tentacles. But if you keep poking it, it starts to produce light. And it actually ends up looking like a galaxy. It produces these strings of light, presumably as some form of defense.

There are starfish that can make light. And there are brittle stars that produce bands of light that dance along their arms. This looks like a plant, but it's actually an animal. And it anchors itself in the sand by blowing up a balloon on the end of its stock. So it can actually hold itself in very strong currents, as you see here. But if we collect it very gently, and we bring it up into the lab and just squeeze it at the base of the stock, it produces this light that propagates from stem to the plume, changing color as it goes, from green to blue. Colorization and sound effects added for you viewing pleasure. (Laughter) But we have no idea why it does that.

Here's another one. This is also a sea pen. It's got a brittle star hitching a ride. It's a green saber of light. And like the one you just saw, it can produce these as bands of light. So if I squeeze the base, the bands go from base to tip. If I squeeze the tip, they go from tip to base. So what do you think happens if you squeeze it in the middle? (Gasps) I'd be very interested in your theories about what that's about.


So there's a language of light in the deep ocean, and we're just beginning to understand it, and one way we're going about that is we're imitating a lot of these displays. This is an optical lure that I've used. We call it the electronic jellyfish. It's just 16 blue LEDs that we can program to do different types of displays. And we view it with a camera system I developed called Eye-in-the-Sea that uses far red light that's invisible to most animals, so it's unobtrusive. So I just want to show you some of the responses we've elicited from animals in the deep sea.

So the camera's black and white. It's not high-resolution. And what you're seeing here is a bait box with a bunch of -- like the cockroaches of the ocean -- there are isopods all over it. And right in the front is the electronic jellyfish. And when it starts flashing, it's just going to be one of the LEDs that's flashing very fast. But as soon as it starts to flash -- and it's going to look big, because it blooms on the camera -- I want you to look right here. There's something small there that responds. We're talking to something. It looks like a little of string pearls basically -- in fact,three strings of pearls. And this was very consistent. This was in the Bahamas at about 2,000 feet. We basically have a chat room going on here, because once it gets started, everybody's talking. And I think this is actually a shrimp that's releasing its bioluminescent chemicals into the water. But the cool thing is, we're talking to it. We don't know what we're saying. Personally, I think it's something sexy.


And then finally, I want to show you some responses that we recorded with the world's first deep-sea webcam, which we had installed in Monterey Canyon last year. We've only just begun to analyze all of this data. This is going to be a glowing source first, which is like bioluminescent bacteria. And it is an optical cue that there's carrion on the bottom of the ocean. So this scavenger comes in, which is a giant sixgill shark. And I can't claim for sure that the optical source brought it in, because there's bait right there. But if it had been following the odor plume, it would have come in from the other direction. And it does actually seem to be trying to eat the electronic jellyfish. That's a 12-foot-long giant sixgill shark.

Okay, so this next one is from the webcam, and it's going to be this pinwheel display. And this is a burglar alarm. And that was a Humboldt squid, a juvenile Humboldt squid, about three feet long. This is at 3,000 feet in Monterey Canyon. But if it's a burglar alarm, you wouldn't expect it to attack the jellyfish directly. It's supposed to be attacking what's attacking the jellyfish. But we did see a bunch of responses like this. This guy is a little more contemplative. "Hey, wait a minute. There's supposed to be something else there." He's thinking about it. But he's persistent. He keeps coming back. And then he goes away for a few seconds to think about it some more, and thinks, "Maybe if I come in from a different angle." (Laughter) Nope.

So we are starting to get a handle on this, but only just the beginnings. We need more eyes on the process. So if any of you ever get a chance to take a dive in a submersible, by all means, climb in and take the plunge. This is something that should be on everybody's bucket list, because we live on an ocean planet. More than 90 percent,99 percent, of the living space on our planet is ocean. It's a magical place filled with breathtaking light shows and bizarre and wondrous creatures, alien life forms that you don't have to travel to another planet to see.

But if you do take the plunge, please remember to turn out the lights. But I warn you, it's addictive.

Thank you.


皆さんを未知の世界に ご案内しようと思います そこは何光年も離れた 場所ではありませんが 光で立ち現れる 世界なのです

ほとんど知られていないことですが 海洋生物の大部分は 光を発します 私はこの 生物発光と呼ばれる 現象を長年研究してきました 生物発光のほとんどは海で起きるため この現象を理解することは 海洋生物の理解にとても重要なのです 私は この現象を 海洋汚染を 視覚化し 追跡するためにも用いています 要は 私はこの現象に夢中なのです 初めて深海潜水艇に乗って 深海に潜り 光が花火のように踊るのを見ました 以来 私は生物発光ジャンキーなのです 潜水から戻り 私の見たものを言葉で伝えようとしましたが とうてい語り尽くせませんでした 体験を直接に共有できる方法が必要でした 最初にその方法を思いついたのは ディープローバーという一人乗りの 潜水艇での作業中でした

次のビデオで 発光を誘発した方法をご紹介します まず見えるのが 左右に 張り出したネットです 幅約1mあります

潜水艇の前方で ネットが深海の軟体動物と 接触します 艇の明かりを消すと 発光を見ることができます 生物がネットにぶつかって発する光です これは生物発光が 最初に記録された映像です

これを録画したのは高感度ビデオカメラです カメラは 暗闇に十分に順応した 人間の眼ほどの感度です ですから 人が潜水艇に入って観察すると このように見えるわけです これを皆さんにも体験してもらうために 生物発光するプランクトンを持ってきました これはライブの講演としては 大胆すぎる実験でしょうね


照明を落として できるだけ暗くしてください このフラスコには 発光プランクトンが入っています 今は光っていませんね 死んでいるのでしょうか (笑) 少しかき混ぜてみると 生物発光がどのようなものかがわかります


おっと 失礼


暗闇で研究しているので よくやらかします 大丈夫です

先ほどの光は 渦鞭毛虫の生物発光によるものです これは単細胞の珪藻類です なぜ単細胞の珪藻が 光を放つ必要があるのでしょうか まず捕食者から身を守ることが考えられます 点滅する光は助けを求める叫びのようなもので 生物発光警報装置として知られています 車や家の警報装置と同様に 侵入者に来るなと警告を発するのです 侵入者が捕食されるよう仕向けるか 侵入者を追い払うかします

この手段を使う生物はたくさんいます このドラゴンフィッシュを例に取りましょう 目の下に発光器があって ひげもあります たくさんの発光器官があります お見せしましょう 潜水艇で長時間追跡しなければなりませんでした この魚の最高速度は1ノットで 潜水艇の最高速度と同じだったからです その甲斐あって 特殊な捕獲器で捕らえ 船の実験室に引き上げることができたのです この魚は ありとあらゆる部分が発光していました 信じがたいことです 眼の下の器官が発光しています ひげも光っています。 腹部の発光器も光っています ひれも光っています 助けを呼ぶ叫びです 注意を惹きたいのです 驚くべきことです 通常はこの現象を見ることはできません 網で引き上げるまでに消耗してしまうからです

光で身を守る方法は他にもあります たとえば、このエビは 発光する化学物質を水中に放ちます イカやタコがスミを吐くのと同じです そして捕食者の目をくらますか注意をそらします この小さなイカにも同じ能力があるため ファイヤーシューターと呼ばれます 一口大のおいしそうなご馳走 あるいは 翼の付いた豚の頭に見えるかもしれませんが (笑) 攻撃されるや 光を連射します まさに光子魚雷の連射です 明かりを消すのが間に合ったので 発光する粘液が 網にぶつかり 光りを放つのをご覧いただけます 驚くべき現象です

外洋には多くの生物がいますが その多くは発光するのです 発光する理由はだいたいは分かっています 食物を見つけるため 交尾する相手を誘うため 天敵から身を守るために発光します ですが大洋の底に行くと そこは本当に不思議の世界です これらのうちには 映画「アバター」の 生物のヒントになったものもいるでしょう しかし パンドラ星まで行かなくても このような生物を見ることができます

これは黄金珊瑚の群生です ゆっくりと成長します 固体によっては 3000年以上生きていると考えられています トローリング漁を禁止すべき理由の一つです しかもこの驚異の群生生物は発光するのです この珊瑚は どこに触っても きらめく青緑色の光が生じます 息をのむ美しさです このようなものにも出会います まるでドクタースースの本から飛び出してきたようで 実にいろいろな生物が付着しています これらはハエジゴクイソギンチャクです 突っつくと触手を引っ込めますが さらに突っつくと 光り始め やがて銀河のように見えるようになります 帯状に光を放つのは 防御のためだと思われます

ヒトデの仲間にも発光するものがいます 足に沿って光を帯状に発する クモヒトデもいます これは植物のように見えますが 実は動物です 茎状の体の端を風船状に膨らませ 砂に体を固定します ご覧のように 強い潮流にも耐えることができます これをそっと採取して実験室に持ち込み 細い体の基部を押さえると 光を放ちます 茎状の体から羽毛状の先端まで 緑から青へと 色を変えながら光ります 色づけし効果音を入れて 皆さんが楽しめるようにしてみました (笑) でも なぜ発光するのかはわかりません

もう一つ これもウミエラの一種です クモヒトデが乗っていますね 緑のライトセーバーになります 先ほどのものと同じように 帯状に発光します 基部を押さえると 基部から先端に向かって光の帯が走ります 先端を押さえると基部から根元に走ります 中央部分を押さえるとどうなるでしょうか (嘆声) この現象についてのお考えを拝聴したいです


深海の底には光の言語が存在します 私たちはようやくそのことに気づき始めました これを解明する一つの方法は 発光行動をまねることです これは私が使った疑似発光装置です 電子クラゲと呼んでいます 青色LEDを16個使っただけのものですが 様々な発光パターンをプログラムできます それを私が開発した「海中眼」というカメラで観察します 大部分の生物には見えない遠赤色光を用いるので 活動を妨害しません これから皆さんにお見せするのは この装置を利用して誘発した 深海の生物の反応です

カメラはモノクロですし 高解像度でもありません ここに見えるのはエサ箱です 海のゴキブリのような生物が箱を囲んでいます 皆 等脚類の生物たちです 正面にあるのは 電子クラゲです これが点滅しはじめます LEDの一つを速い速度で点滅させます カメラで撮影すると光は大きく見えます 点滅が始まるとすぐ 特にここをよく見ていただきたいのですが 何か小さいものが反応します 私たちは何者かに語りかけているわけです 真珠の首飾りのように見えます 3本あるようです 何度繰り返しても 同じ現象が起きます 場所はバハマ諸島で深度約600mです まるでチャットルームですね いったん会話が始まると皆が参加します たぶんこれはエビでしょう 水中に発光する化学物質を放出しています エビと会話しているんです すごいと思いませんか 何を話しているかはわかりませんが たぶん何かセクシーなことだと思います


最後に 世界初の深海ウェブカムを用いて録画した 生物の反応をお見せしましょう モントレー海溝に昨年設置したカメラです データの解析に着手したばかりです まず光源を設置します 発光するバクテリアと考えてください 海底に生物の死骸があるかのように 光を使って見せかけるのです 腐肉をあさる生物が寄ってきました 巨大なカグラザメです 光に引かれて来たのかどうかは分かりません エサもあったからです でも匂いに引かれてやってきたのならば 反対方向から接近したでしょう サメはどうも電子クラゲを 食べようとしているようです 3.6mもあるカグラザメです

さて次もウェブカムからの映像です 回転花火のように光らせます 警報器のようなものと考えてください フンボルトイカが近づいてきました 若いイカで体長90cmほどです 場所はモントレー海溝水深900mです 警報器と見ているなら直接攻撃しないでしょう 装置を攻撃する生物を攻撃するはずです いろいろな反応が観察できました このイカは少し思慮深いです 「おっと待った 何か違うぞ」 どこが違うかを考えながら 執拗に近づきます 何度も戻ってきて 数秒間離れて 考えてみて さらに考えて 「別な方向から近づいたらどうだろう」 (笑) だめだ

私たちの研究は端緒についたばかりで ようやく実態がわかってきたところです もっと多くの観察者が必要です 皆さんも潜水艇に乗る機会がありましたら ぜひ乗船して潜水してみてください 私たちは海の星に住んでいるのですから 「一生のうちにやるべきリスト」に潜水艇の乗船をぜひ加えてください 地球では生物が生存できる空間の 90パーセント いや99パーセント以上が 海なのです 海は魔法の場所で 息をのむ光のショーや 驚くべき不思議な生物で満ちています 他の惑星に行かなくても 見たこともない生物に出会えます

でも潜水するときには 明かりを消すことを忘れないでください 忠告しておきますが やみつきになりますよ



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