魚も眠る？最新科学が明かす魚類の睡眠事情と進化の不思議

魚類の睡眠は、陸上脊椎動物とは異なる環境圧（水圧、浮力、溶存酸素、捕食圧）の下で、驚くべき多様性を伴って進化した。本記事では、魚類の睡眠に関する神経生理学的定義から始まり、ブダイの粘液繭、ベラの砂潜り、マグロの回遊性休息、ドジョウの腸呼吸睡眠、そしてホンソメワケベラの社会的認知能力と睡眠の関係に至るまで、多角的な視点からその実態を詳細に分析する。

第1章 魚類睡眠の定義：行動学的基準と神経生理学的証拠

1.1 行動学的睡眠の4基準

脳波測定が技術的に困難であった時代から、研究者たちは行動観察に基づく基準を用いて魚類の睡眠を定義してきた。キャンベルとトブラー（1984）によって提唱され、現在も広く受け入れられている「行動学的睡眠」の基準は以下の4点に集約される。

• 不動状態(Quiescence)：長時間にわたり自発的な運動が停止、または著しく低下する状態。
• 特異的姿勢(Specific Posture)：覚醒時とは異なる特定の場所や姿勢をとること。例えば、底砂に横たわる、水面付近に浮く、岩陰に隠れるなどが含まれる。
• 覚醒閾値の上昇(Increased Arousal Threshold)：外部刺激（光、音、接触）に対する反応性が低下すること。これは単なる休息とは異なり、中枢神経系が外部入力の処理を抑制していることを示唆する。
• 概日リズムによる制御(Circadian Regulation)：24時間周期の中で、種固有のタイミング（昼行性または夜行性）で休息が行われること。

これらの基準に基づき、多くの魚種で睡眠行動が確認されている。特筆すべき事例として、ベラ科のスパニッシュ・ホグフィッシュ（Bodianus rufus）やブルーヘッド・ラス（Thalassoma bifasciatum）は、夜間の休息中にダイバーが手で持ち上げて水面まで移動させても反応しないほど深い睡眠状態に入ることが報告されている。これは「気絶」に近いほどの深い覚醒閾値の上昇であり、魚類においても意識レベルの著しい低下が生じている証拠である。

1.2 神経生理学的ブレイクスルー：レム・ノンレム睡眠の起源

長らく、魚類には大脳新皮質が欠如しているため、哺乳類に見られるような複雑な睡眠サイクル（レム睡眠・ノンレム睡眠）は存在しないと考えられてきた。しかし、近年のイメージング技術の進歩により、この定説は覆された。

2019年のスタンフォード大学と国立遺伝学研究所による共同研究は、ゼブラフィッシュ（Danio rerio）を用いて、魚類の脳内にも哺乳類に類似した2つの睡眠状態が存在することを明らかにした。

この発見の重要性は、睡眠の神経メカニズムが、約4億5000万年前に陸上脊椎動物と魚類が分岐する以前の共通祖先において既に確立されていたことを示唆する点にある。ゼブラフィッシュはまぶたを持たないため、レム睡眠の特徴である「急速眼球運動」は観察されないが、脳波と筋弛緩のシグネチャーは完全に一致している。また、メラニン凝集ホルモン（MCH）などの神経伝達物質による睡眠制御系も保存されており、魚類の睡眠が単なる「不動」ではなく、高度に制御された神経プロセスであることが証明された。

第2章 化学的防御壁：ブダイ科魚類の粘液繭

サンゴ礁の夜において、最もエネルギーコストが高く、かつ独創的な睡眠戦略を採用しているのがブダイ科や一部のベラ科魚類である。彼らは就寝時に自らの体を包み込む「粘液繭（ねんえきまゆ）」を形成する。

2.1 粘液繭の形成プロセスとエネルギー経済学

ナンヨウブダイ（Chlorurus sordidus）などのブダイ類は、夜間、サンゴの隙間などの休息場所に定着すると、鰓（えら）にある特殊な分泌腺から粘液を放出し始める。この粘液は時間をかけて魚体の周囲に広がり、約1時間を要して完全な透明の「寝袋」を形成する。

この行動には莫大な生理的コストが伴う。研究によると、ブダイが毎晩この繭を生成するために消費するエネルギーは、1日の総エネルギー予算の約2.5%に達すると推定されている。自然界において、生存に直結しない行動にこれほどのエネルギーを投資することは考えにくいため、この繭には強力な適応的意義が存在するはずである。

2.2 機能仮説の検証：対捕食者か対寄生虫か

寄生虫防御説（「海の蚊帳」機能）
現在、最も有力視されているのが、吸血性等脚類であるウミクワガタ類からの防御である。これらは「海の蚊」とも呼ばれ、夜間に活発に遊泳して魚の血液を吸い、病気を媒介する。

クイーンズランド大学の研究チームが行った実験では、ブダイの粘液繭を除去した個体と、繭を保持した個体を比較した結果、繭を持たない魚は寄生虫による攻撃頻度が劇的に増加した。具体的には、繭を除去することで寄生虫負荷が9倍に跳ね上がることが示された。

この結果は、粘液繭が物理的なバリアとして機能し、小型の寄生虫が宿主の皮膚に到達するのを阻止していることを示している。人間がマラリア原虫を防ぐために蚊帳を使用するように、ブダイは自前の蚊帳を毎晩生成しているのである。1日のエネルギーの2.5%というコストは、寄生虫による吸血ダメージや感染症リスクを回避するための「保険料」として、進化的にペイする投資であると結論付けられる。

第3章 物理的隠蔽：ベラ科魚類の砂潜り行動

ブダイが化学的なバリアに依存する一方で、近縁のベラ科の多くは、海底の堆積物を利用した物理的な隠蔽、すなわち「砂潜り」という睡眠戦略を進化させた。

3.1 砂潜りの生体力学

キュウセン、ミツバモチノウオ、ハラス（Halichoeres bivittatus）などのベラ類は、夜になると海底の砂に全身を埋めて眠る。この行動は単に砂の上に寝るのではなく、砂中への積極的な潜行を伴う。

高速度カメラを用いた運動解析によると、ハラスの砂潜り行動は明確な二段階のフェーズで構成される。

1. フェーズ1（貫入）：頭部から砂に対して垂直に近い角度で勢いよく突っ込む。この際、体幹は高周波数かつ低振幅の素早いうねり運動を行い、砂の抵抗に打ち勝って体を沈める。
2. フェーズ2（埋没）：体が半分ほど埋まった後、うねりの周波数を下げ、振幅を大きくすることで、砂を流動化させながら全身を完全に埋没させる。

この行動は光周期に強く支配されており、飼育下においても、照明の有無に関わらず一定の時間になると砂に潜る行動が見られることから、強力な体内時計（概日リズム）によって制御されていることが示唆される。

3.2 砂中環境での呼吸生理学

砂の中に埋まることは、捕食者からの視覚的・嗅覚的遮断という大きなメリットをもたらすが、同時に「呼吸」という生理学的な課題を突きつける。砂粒の間隙は水流が滞りやすく、酸素供給が制限されるからである。

間隙水の循環：
イカナゴ類の研究では、砂に潜った魚が口腔ポンプを用いて砂の間隙から水を吸入し、鰓を通して排出することで、周囲の砂の中に能動的な水流（酸素供給ルート）を作り出していることが可視化されている。ベラ類においても同様に、口先を砂の表面近くに配置するか、あるいは多孔質の粘液で砂を固めて通水路を確保し、鰓への水流を維持していると考えられている。

代謝抑制と低酸素耐性：
さらに、砂潜りを行う魚種は、夜間の睡眠中に代謝率を能動的に低下させ、低酸素環境に適応している可能性が高い。これにより、酸素供給が不十分な環境下でも一晩中安全に過ごすことが可能となる。この能力は、砂という酸素欠乏のリスクがある環境を「安全な寝室」に変えるための必須の生理的適応である。

3.3 飼育環境における福祉的配慮

この生態は、水族館や家庭での飼育においても重要な意味を持つ。砂潜りを行うベラ（カンムリベラ属、キュウセン属、ノドグロベラ属など）を飼育する場合、適切な深さと粒度の底砂を用意することは、単なるレイアウトの問題ではなく、彼らの睡眠と生存に関わる必須条件である。

砂がない環境では、これらの魚は夜間に隠れる場所を見つけられず、過度のストレスにより免疫力が低下したり、パニックを起こして水槽の底に衝突し、吻部（口先）や脊椎を損傷する事故が多発する。彼らにとって砂は「ベッド」であり、それが奪われることは深刻な睡眠障害と健康被害を招く。

第4章 機械的防御：モンガラカワハギの棘ロック機構

モンガラカワハギ科（英名：トリガーフィッシュ）は、物理的な防御と睡眠場所の確保を融合させた、機械的とも言えるユニークな適応を見せる。

4.1 “Trigger”の由来と機能

モンガラカワハギ類の第一背鰭には、非常に太く強固な棘（トゲ）が存在する。彼らは夜間、岩の狭い隙間や穴の中に逃げ込むと、この第一背鰭を垂直に立てる。すると、その直後にある小さな第二棘が前方にスライドし、第一棘を「ロック」する構造になっている。

このロック機構は、銃の引き金（トリガー）の構造に酷似しており、第二棘（トリガー）を引かない限り、外部からどれだけ力を加えても第一棘を倒すことはできない。

4.2 絶対的な固定による安眠

この機構により、モンガラカワハギ類は以下の2つのメリットを享受する。

• 物理的な引き抜き防止：捕食者が穴の中にいる魚を見つけたとしても、背鰭がアンカー（錨）のように岩に引っかかっているため、外に引きずり出すことが物理的に不可能になる。
• 海流への対抗：睡眠中に強い海流が発生しても、体を岩に固定しておくことで流されるのを防ぐことができる。

彼らは「鍵のかかる部屋」を持たない代わりに、自らの体を「鍵」そのものに変えることで、危険なサンゴ礁の夜を安全に過ごしているのである。

第5章 遊泳し続けるパラドックス：回遊魚とラム換水

マグロ、カツオ、ホホジロザメなどの大型回遊魚は、「ラム換水（遊泳呼吸）」と呼ばれる呼吸法に依存している。彼らは自ら鰓蓋を動かして水を送るポンプ機能が弱く（または欠如しており）、泳いで前進することで口から海水を取り込み、鰓に酸素を通過させなければならない。

「止まると窒息死する」という宿命を背負った彼らは、どのようにして睡眠をとるのか。

5.1 静穏な覚醒と代謝のアイドリング

現在の科学的コンセンサスでは、マグロなどの硬骨魚類が完全に意識を失う睡眠（深いノンレム睡眠など）をとることはないと考えられている。その代わり、彼らは「静穏な覚醒状態」あるいは「トランス状態」に入ると表現される。

水族館での夜間観察や野外調査データによると、これらの魚は夜間になると遊泳速度を落とし、群れの反応性が低下することが確認されている。この時、代謝率は低下し、エネルギー消費を最小限に抑えるモードに移行している。脳波的な睡眠ではなく、生理的な「アイドリング状態」を維持することで、呼吸と遊泳を継続しつつ、肉体的な疲労を回復させていると推測される。

5.2 半球睡眠仮説の検証

イルカや渡り鳥は、脳の左右半球を交互に眠らせる「半球睡眠」を行うことで、活動しながらの休息を可能にしている。長い間、泳ぎ続ける魚類も同様のメカニズムを持っているのではないかと推測されてきた。

サメ類における可能性：
ホホジロザメなどの一部のサメでは、単調な遊泳を脊髄レベルの反射に委ね、脳の高次中枢の一部を休息させている可能性が指摘されている。

科学的証拠の現状：
しかし、硬骨魚類（マグロなど）や軟骨魚類において、哺乳類のような明確な半球睡眠の脳波証拠は未だ確立されていない。彼らの「眠り」は、脳の左右のスイッチングというよりは、脳全体の処理レベルを必要最小限（呼吸と衝突回避）まで下げる「低電力モード」に近い可能性がある。

5.3 例外としての噴水孔

すべてのサメが泳ぎ続けるわけではない。ネコザメ、ドチザメ、エイ類などの底生性軟骨魚類は、目の後ろに「噴水孔」という器官を持つ。彼らは海底で静止した状態でも、この孔から海水を吸い込んで鰓に送ることができるため、マグロとは異なり、海底で完全に静止して深い休息（行動学的睡眠）をとることが可能である。

第6章 環境適応と共生：特殊な休息生態

6.1 ドジョウの腸呼吸と「気絶寝」

淡水魚のドジョウ（Misgurnus anguillicaudatus）やクーリーローチなどのドジョウ科魚類は、水槽飼育者などを驚かせる特異な睡眠姿勢で知られる。彼らは時折、水底や水草の上で仰向けになったり、体がねじれた状態で完全に脱力して動かなくなることがあり、その姿は死んでいるかのように見えるため「気絶（Fainting）」とも形容される。

この深いリラックス状態を可能にしているのが、彼らの特殊な呼吸器官である。ドジョウは鰓や皮膚での呼吸に加え、腸の後部を用いた空気呼吸（腸呼吸）を行うことができる。

腸呼吸のメカニズム：
ドジョウは水面で空気を飲み込み、腸管を通す過程で、毛細血管が密集した腸壁を通じて酸素を取り込み、二酸化炭素を肛門から排出する。

生態的意義：
この能力により、彼らは溶存酸素が極端に低い泥の中でも生存できる。睡眠中に時折水面にダッシュして空気を吸い（腸呼吸）、その後また底に戻って深い休息に入るサイクルは、酸素不足のリスクを回避しながら最大限の休息を得るための適応である。また、彼らは気圧の変化（低気圧の接近など）に敏感に反応して活動的になることから「ウェザーローチ（天気魚）」とも呼ばれ、気象条件と休息サイクルが連動している。

6.2 クマノミとイソギンチャクの共生睡眠

スズメダイ科のクマノミ類（Amphiprion）は、イソギンチャクとの共生によって「究極の安全な寝床」を手に入れた。イソギンチャクの刺胞毒は他の魚を寄せ付けないため、クマノミは夜間、触手の中に埋もれるようにして完全に脱力して眠ることができる。

飼育下での異常行動：
水槽内にイソギンチャクが存在しない場合、クマノミは水面付近や水槽の隅で横たわるようにして眠ることがあり、これも「死んだふり」と誤解されることが多い。

光害の影響：
近年の研究では、クマノミの睡眠が夜間の人工光（ALAN）によって深刻な悪影響を受けることが示されている。夜間に光が当たり続けると、クマノミの活動リズムが乱れ、卵の孵化率低下や稚魚の成長阻害が生じることが報告されており、彼らの睡眠が光周期に繊細に同調していることがわかる。

第7章 睡眠の認知機能：記憶、学習、社会的知性

魚類にとって睡眠は単なる身体の休息ではない。最新の研究は、睡眠が脳の認知機能、特に記憶の固定や社会的判断能力の維持に不可欠であることを明らかにしている。

7.1 ホンソメワケベラの「おもてなし」と睡眠不足

ホンソメワケベラ（Labroides dimidiatus）は、他の魚（クライアント）の体表を掃除する相利共生で知られるが、実は彼らは寄生虫よりも、栄養価の高いクライアントの「粘液」を食べることを好む。しかし、粘液を食べるとクライアントに嫌がられ、逃げられてしまうため、ワケベラは衝動を抑えて寄生虫を食べるという「我慢（自制心）」を発揮し、サービスの質を維持して評判を高める必要がある。

2024年の研究を含む一連の実験において、睡眠不足に陥ったホンソメワケベラの認知能力をテストしたところ、驚くべき結果が得られた。

• 学習能力の低下：睡眠を妨害された個体は、新しい餌の配置やルールを学習する能力が著しく低下した。
• サービス品質の劣化：睡眠不足のワケベラは、高度な社会的駆け引き（戦略的なサービス提供）ができなくなり、短絡的な行動をとる傾向が見られた。

これは、魚類においても睡眠が、複雑な社会的相互作用や意思決定を行うための脳機能をリフレッシュするために不可欠であることを示している。睡眠不足は、魚の「営業成績」や「社会的信用」を直撃するのである。

7.2 記憶の固定とシナプス可塑性

ゼブラフィッシュを用いた神経科学的研究においても、睡眠が記憶の固定に関与していることが示されている。学習後に睡眠をとらせた個体と、睡眠を剥奪した個体を比較すると、睡眠をとった個体の方が長期記憶の保持能力が高い。

脳内では、睡眠中に神経シナプスの強度が調整（再標準化）され、日中に獲得した情報の取捨選択が行われていると考えられている。このプロセスはヒトの睡眠機能と本質的に同じであり、脊椎動物の進化の初期段階で、睡眠が「記憶装置としての脳」のメンテナンス機能として組み込まれたことを示唆している。

結論：多様な「眠り」への進化的回答

「魚はまぶたがないから眠らない」というかつての素朴な疑問に対し、現代の科学は「まぶたがないからこそ、彼らは極めて多様で独創的な睡眠戦略を進化させた」と回答する。

本調査で明らかになった魚類の睡眠事情を総括すると、以下の3つの主要な適応戦略に集約される。

1. 多層的な防御システムの構築
   視覚入力を遮断できない（目を閉じられない）という脆弱性を補うため、ブダイは化学的バリア（粘液繭）を、ベラは物理的隠蔽（砂潜り）を、モンガラカワハギは機械的ロック機構を進化させた。これらは単なる休息場所の確保を超えた、生存のための能動的な防御行動である。
2. 生理的制約との妥協
   呼吸のために泳ぎ続けなければならない回遊魚は、脳の一部を休ませる、あるいは代謝レベル全体をアイドリング状態に落とすことで、運動と休息という矛盾する要求を両立させている。一方、ドジョウなどは腸呼吸という別ルートを開拓することで、低酸素環境下での深い休息を可能にした。
3. 高次脳機能の基盤
   ゼブラフィッシュやホンソメワケベラの研究は、魚類の睡眠が単なるエネルギー保存モードではなく、記憶の整理、学習、社会的知性の維持に不可欠な神経プロセスであることを証明した。レム・ノンレム睡眠の原型が魚類に見られることは、我々人類の睡眠の起源が、太古の海を泳ぐ魚たちの脳内に既に刻まれていたことを物語っている。

魚たちの静かな夜は、我々が想像する以上にドラマチックであり、生命維持のための精巧な戦略と、数億年にわたる進化の知恵に満ちているのである。