高水温に強いサンゴとは？耐熱性の研究と保全への応用

高水温に強いサンゴとは何か｜白化の「しきい値」から考える

白化はなぜ「温度の少しの差」で起きるのか

サンゴの体内には褐虫藻（かっちゅうそう）と呼ばれる微細な藻類が共生しており、光合成でつくられた糖類がサンゴのエネルギーの大半をまかなっています。ところが海水温が高い状態が続くと、この共生が壊れて褐虫藻が失われ、サンゴは白い骨格が透けて見える「白化」を起こします。米国海洋大気庁（NOAA）のサンゴ礁監視プログラムでは、その海域の「夏の月平均最高水温」を約1℃上回る状態が続くと白化が始まる目安とし、超過の程度と期間を積算した指標（DHW：Degree Heating Weeks）で危険度を示しています。一般にDHWが4℃・週を超えると白化、8℃・週を超えると大規模な死亡が起きやすいとされます。

つまり白化のしきい値は「何℃」と一律に決まっているわけではなく、その場所のサンゴが普段から慣れている夏の水温が基準になります。この性質が、「高水温に強いサンゴ」を考える出発点です。詳しい仕組みはサンゴの白化はなぜ起きる？でも解説しています。

「耐熱性」には少なくとも3つの層がある

研究者が「耐熱性が高い」と言うとき、それは次のような別々の性質を指していることがあります。

• サンゴ自身の遺伝的な強さ：熱ストレスから細胞を守るタンパク質の働きや、遺伝子の発現パターンの違い
• 共生する褐虫藻の違い：高温に強いタイプの褐虫藻を持っているか
• 慣れ（順化）による強さ：過去に高水温を経験して耐性が上がった、あるいは変動の大きい環境で育ったか

自然界にいる「暑さに強いサンゴ」｜ペルシャ湾・サモア・紅海の事例

世界で最も暑い海のサンゴ礁

ペルシャ湾（アラビア湾）は夏の水温が35℃前後に達する世界有数の高温海域ですが、そこにもサンゴ礁が成立しています。この海域のサンゴは、インド洋・太平洋の一般的なサンゴ礁より数℃高い水温にも耐えることが報告されています。つまり、サンゴの耐熱性は種や地域によって大きな幅があり、すでに自然界に「答え」の一部が存在していることを示しています。

アメリカ領サモア・オフ島の潮だまり

太平洋のアメリカ領サモア・オフ島には、干潮時に海水が閉じ込められて水温が大きく上下する「後背礁プール」があります。スタンフォード大学のスティーブン・パルンビ氏らは、2014年に科学誌『Science』で、こうした変動の大きいプールのサンゴは、穏やかな環境のサンゴより高温に強いこと、そして一部は遺伝的な違いと慣れの両方が関わることを示しました。サンゴを別の環境へ移植して耐性の変化を確かめる実験も行われ、耐熱性が「固定された性質」ではないことを示す重要な知見になりました。

紅海北部のサンゴ

紅海北部のアカバ湾では、熱帯域より高い水温の海に面していながら、白化に強いサンゴが多いことが知られています。氷期以降にこの海域へたどり着いたサンゴは、水温の高い南側の入り口を通り抜けてきた個体群の子孫であるため、結果的に耐熱性の高い集団が選ばれてきたと考えられており、将来の「避難場所（レフュジア）」候補として注目されています。

耐熱性のメカニズム｜サンゴ本体・褐虫藻・微生物叢

サンゴ本体：熱ストレス遺伝子の「前倒し発現」

高温に強い個体では、熱ショックタンパク質や抗酸化に関わる遺伝子が、ストレスを受ける前から高めに発現している「フロントローディング」と呼ばれる現象が報告されています。あらかじめ防御の準備をしておくことで、水温が急上昇しても細胞が壊れにくくなるという考え方です。一方、そのような準備には代謝コストがかかるため、成長や繁殖とのトレードオフが生じる可能性も指摘されています。

褐虫藻：高温に強いタイプを持つサンゴ

褐虫藻はひとつの種ではなく、複数の属・系統に分かれ（近年はシンビオディニウム科として整理）、系統によって耐熱性が異なります。たとえばデュルステンビー属（旧クレードD）の褐虫藻を持つサンゴは、高温下で白化しにくいことが知られています。ただし、こうした褐虫藻は光合成で渡す糖の量が少ないことがあり、サンゴの成長が遅くなる代償が報告されています。詳しくはサンゴと褐虫藻の共生をご覧ください。

微生物叢と慣れの効果

サンゴの表面や組織には多様な細菌が共生しており、その構成が耐熱性に影響する可能性が研究されています（サンゴのマイクロバイオームを参照）。また、事前に変動する水温を経験させると、その後の高温に強くなるという「前処理」の実験結果もあり、これを保全に利用できないかが検討されています。

人為的に耐熱性を高める研究｜選抜育種と共生藻の進化

選抜育種：耐熱性は遺伝する

オーストラリアのサンゴ研究では、ミドリイシ類のウスエダミドリイシ（Acropora millepora）などで、耐熱性が親から子へ受け継がれる（遺伝率が高い）ことが示されました。耐熱性の高い親同士を掛け合わせて有性生殖で幼生を作り、より暑さに強い次世代を得るのが「選抜育種」です。モデル研究では、遺伝的に備わった耐熱性が、大規模白化の発生頻度の上昇を最大で数十年遅らせうるとの試算も示されています。

共生藻の「加速進化」

豪州海洋科学研究所（AIMS）とメルボルン大学などのチームは、サンゴから分離した褐虫藻を31℃の高温で約4年間培養し、高温に適応した株を作りました。10株のうち3株は、サンゴの幼生に再導入すると白化耐性が高まったと報告されています。さらに、その後の研究で、高温に適応した褐虫藻は成体のサンゴの中でも約2年にわたり共生を維持し、白化からの回復が速くなったとされています。一方で、別の株では顕著な効果が見られないなど、株による差も大きいことが分かっています。

支援付き遺伝子流動（assisted gene flow）

もうひとつの案は、暑い海域のサンゴを、より冷涼で耐性の低い海域へ導入して遺伝子を混ぜる方法です。ただし、地域固有の遺伝的多様性を損なうリスクや、移した先の病気・環境への適応などの課題があり、慎重な検討が求められます。

日本の海ではどうか｜石西礁湖・琉球列島での研究

国内の白化被害の現状

日本最大のサンゴ礁域である石西礁湖（石垣島と西表島の間）は、環境省のモニタリングサイト1000で長期調査が続けられています。2017年度の白化では、石西礁湖周辺の白化率は80％を超え、死亡率は7〜11％とされました。この海域は、1970〜80年代のオニヒトデ大発生、1998年の白化、陸域からの赤土流出などで被害を重ねており、平均サンゴ被度は2004年に約50％あったものが2017年度には約20％まで低下しています。2024年の高水温では石垣島・西表島周辺でミドリイシ類の死滅が目立つ地点も報告され、完全な回復には至っていない状況です。

国内の耐熱性研究

科研費の研究課題では、野外調査・水槽実験・遺伝子解析を組み合わせ、自然環境で育つサンゴが1年で高温耐性を高めた例が報告されています。また、琉球大学などの研究グループは、ウスエダミドリイシを高水温（31℃）で飼育すると、親の産む卵は増える一方で卵の体積は小さくなり、その卵から育った幼生の生存率は高くなったと報告しています。世代を超えた応答がありうることを示す興味深い結果ですが、長期的な意味は今後の検証が必要です。

北上するサンゴと黒潮

温暖化によって、日本沿岸のサンゴの分布の北限が北上している研究もあります。暖かい海への適応という意味では、「耐性を持つ個体群が自然に広がる」現象が国内でも進んでいる可能性があります。ただし、冬季の低水温や光環境など、別の制約もあるため、単純に「北が新天地になる」とは言えません。

• 沖縄の現状と課題は沖縄・南西諸島のサンゴ礁を守るで整理
• 耐熱株づくりの別の切り口は暑さに強いサンゴは作れるか

保全への応用｜移植・幼生供給・リーフの選択

耐熱個体を使った移植

サンゴの移植や再生事業では、これまでは「見つけた断片を移す」ことが多かったのに対し、近年は白化を生き延びた個体を親として優先的に選ぶ試みが広がっています。生き残った群体の遺伝子を残すことが、将来の耐熱性の底上げにつながると期待されるためです。移植や幼生供給の技術はサンゴ礁の再生技術、サンゴ幼生の移植技術で詳しく紹介しています。

豪州の大規模プログラム

オーストラリアでは、グレートバリアリーフの保全のため、RRAP（Reef Restoration and Adaptation Program）が進められ、耐熱性の高いサンゴの育種、幼生の大量生産と散布、日よけや雲の増加などの介入技術を総合的に評価しています。個々の技術は発展途上ですが、「複数の手段を組み合わせて時間を稼ぐ」考え方がその中心にあります。

どのサンゴ礁を優先して守るか

耐熱性の高いサンゴが多く、白化の影響を受けにくい海域は「レフュジア（避難地）」として優先的に守る価値があります。水温が低めの湧昇域、潮流が強く水が混ざりやすい場所、日陰ができる地形などが候補です。耐熱研究の進展は、保全する場所を選ぶ科学的な根拠にもなります。

限界と注意点｜耐熱化は「気候変動対策の代わり」ではない

温暖化の進行は耐性の進化より速いかもしれない

IPCCの『1.5℃特別報告書』は、世界の平均気温上昇が1.5℃の場合に熱帯のサンゴ礁の70〜90％が失われ、2℃では99％以上が失われると評価しています。耐熱化の技術がどれほど進んでも、温室効果ガスの大幅な削減がなければ、サンゴ礁の保全は成り立たないという点は、研究者の間でも共通した認識です。

生態系への影響とトレードオフ

• 耐熱性を優先すると、成長や繁殖、病気への強さが犠牲になる場合がある
• 遺伝的多様性が減ると、別の脅威（病気・酸性化）に弱くなるおそれがある
• 人工的に改変した共生藻や育種個体を自然に放つ際の生態リスクの評価が必要
• コストが高く、広大なサンゴ礁全体に適用するのは現時点では困難

私たちにできること｜研究を支え、海への負荷を減らす

日常でできること

• 省エネや再生可能エネルギーの利用など、温室効果ガスを減らす行動
• 日焼け止めの選び方やダイビング時のマナーなど、サンゴへの接触・負荷を減らす
• 赤土流出につながる開発や農地の管理に関心を持つ
• サンゴ保全団体や調査（白化の市民調査など）に参加・寄付する

学びを深めるために

白化の仕組みから、共生、再生技術までを順に読むと理解が深まります。まずは白化のメカニズムから読み始めるのがおすすめです。