ウミホタルの発光
| 乾燥ウミホタルの発光 乾燥ウミホタルを数匹，乳鉢ですりつぶし，少量の水を加えて発光させる。 乾燥ウミホタルは理科教材業者を通じて入手できる。暗幕を引かないとはっきり見えません。 |
| ウミホタルの発光 田中隆荘・田中昭男，2000. 新編図解生物. 第一学習社 手順 乾燥ウミホタルを数匹，乳鉢ですりつす。 薬包紙に取り，試験管に入れる。 1）20℃の水を加えた直後には発光する。水道水は20℃程度。 2）静置すると，発光しなくなる。 3）試験管を振ると再び発光する。 4）振りつづけるとやがて発光しなくなる。これをA液とする。 5）80℃の熱湯を加えると発光しない（B液） 6）A液とB液を混合して振ると発光する。 考察 1）ルシフェリンと酸素がルシフェラーゼの働きで発光反応するからである。 2）酸素が不足するため、発光しなくなった。 3）酸素が供給されたため、発光した。 4）ルシフェリンがすべて消費されたため、発光しなくなった。 5）熱によってルシフェラーゼが変性・失活したからである。 6）発光したのは、A液からルシフェラーゼ、B液からルシフェリンが供給されたからである。 解説 発光 ↑ ルシフェリン＋酸素 →→→ 酸化ルシフェリン ↑ ルシフェラーゼ（酵素） ホタルの発光ではＡＴＰが必要だが、ウミホタルの発光にはＡＴＰは必要ではない。 |
| ウミホタルの採集と飼育，発光 阿部純一・太田智美，ウミホタルの採集と飼育，発光 ＳＵＴ（東京理科大学発行） 1999年10月号：64-66 採集方法 千葉県の房総半島の先端まで出かけて採集する。夜になってから採集開始。 ①空き瓶を用意する。フタに直径６-８mmの穴を５，６個あける。 ②空き瓶の首に水深の２倍のタコ糸を結びつける。 ③新鮮な魚・肉をストッキングで包んでエサ玉にする。ブタのレバーがよい。 ④エサ玉を瓶に入れ，穴明きのフタをする。 ⑤瓶をタコ糸を伸ばして海底に沈める。 ⑥１０－２０分後，瓶を引き上げ，中の海水を目のこまかい網でこす。 ⑦酸素スプレーでふくらませたビニール袋に入れて持ちかえる。同時に採集地の海水と砂も持ちかえる。 飼育方法 ①水槽に１ｃｍの砂をしき，海水とウミホタルを入れる。 ②エサはイソメ（釣具屋で売っている）やミミズを切って与える。 発光方法 検鏡したとき黄色く見えるところが発光腺である。 A．電気刺激 ２本の炭素棒電極をビーカーに入れる。交流電源につなぎ，変圧器で電圧を落とす。 あるいはスライドガラスにシャープペンシルの芯を２本接着剤で止め，ウミホタル入りの海水を１滴垂らして，ゼネコンや９V電池につなぐ。 B．温度差刺激 ウミホタル入りの海水によく冷やした海水を一挙に注ぐ。 C．超音波刺激 超音波洗浄器の海水中にウミホタルを入れる。 D.乾燥ウミホタルの発光 乳鉢ですりつぶし，少量の水を加えて発光させる。 採集したウミホタルをティッシュで包み，シリカゲルの入った容器に埋め込むと乾燥ウミホタルが出来る。 東京女学館高校 |
| 発光実験 南足柄中学校 体験授業 神奈川県立足柄高等学校 教諭 池田博明 材料 乾燥ウミホタル（業者から購入する） ホタライト（業者から購入する） 用具 （班当り） ルーペか双眼実体顕微鏡 1台，ピンセット 1本，乳鉢 1個，乳棒 1本，薬包紙 2枚， 試験管 3本，試験管立て 1台 （教室当り） ワイングラス 1個，水 1リットル，お湯 少々20ml程度，50mlビーカー，加熱器具 直視分光器 4台程度， ナトリウム光 1台， 三原色光混合装置（水上慶文先生製作） 1台 展開 部屋の暗幕を引いておきます。 最初は照明は点灯しておきます。実験台には双眼実体顕微鏡・ミジンコ数匹・薬包紙。 発問1.“海に住んでいて発光するのでウミホタルと呼ばれている動物は， 次の生物のうち，なんの仲間でしょうか？ アメーバ？ 昆虫？ ミジンコ？” 1.ウミホタルの観察 乾燥ウミホタルを薬包紙に載せ，双眼実体顕微鏡で観察する. 観察結果からの答え “ウミホタルはミジンコの仲間です。 ちなみにゲンジボタルやヘイケボタルは昆虫，夜光虫は原生動物です” 発問2.“このウミホタルを発光させるにはどうしたらいいのでしょうか？” 答え “すりつぶして，水を加えます。つまり体の中にある発光の素を外へ出してやります” 2.ウミホタルの発光実験. 1）乾燥ウミホタルを15匹，乳鉢ですりつす。 2）駒込ピペットで，1miの水を準備する。 3）消灯して真っ暗ななかで，水1mlを（1）の乳鉢に入れる。青白く発光する。 4）乳棒で発光しなくなるまでかき回す。 発問3.“発光の素が無くなりました。もう一度ウミホタルを加えてすりつぶしてみましょう。” 5)消灯したまま，ウミホタルを数匹加えて，乳棒ですりつぶす。 6）点灯し，これを試験管に移し，A液とする。 発問4.“ウミホタルには，強い発光素と熱に弱い発光補助物質が関係しています。 熱に弱い物質を壊すためにウミホタルを煮てしまいましょう” 点灯する。 7）50ｍｌのビーカーに水を20ml程度入れて沸騰させる。 お湯がわくまでの間に，ルシフェリンとルシフェラーゼの話をする。 8）沸騰したら，ウミホタルを1班当り15匹程度入れて1分間煮る。 9）乳鉢に煮汁とともにウミホタルを分ける。消灯する。 10）乳棒ですりつぶす。発光しないことを確認する。 これをB液とする。 発問5.“A液は一度も加熱していないので，A液には発光酵素が壊れずに残っているはずです。 B液の発光酵素は壊れてしまいましたが，B液はまだ一度も発光していないので， 発光素が残っているはずです。乳鉢のB液に試験管のA液を加えてみましょう” 11）B液にＡ液を混合すると，発光する。 点灯する。 発問6.“いま見たウミホタルの発光色はなんと表現しますか。光色が違うと何が違うのでしょうか” 解説：“ウミホタルの発光素ルシフェリンは化学的にはイミダゾピラジノン誘導体である。 類似の発光素にはホタルイカ，発光クラゲ，発光魚がある-海の生き物の発光素。 陸の生き物ではホタル類の発光素はD-Cys誘導体，発光キノコや発光バクテリアの素は フラビン系である。 一方，ウミホタルの発光酵素はアミノ酸残基555個から成る分子量約62000の糖タンパク質。 発光色は，460nm（青色）である。 ホタルの発光色はホタルの種によって異なっており，ルシフェリンの構造は共通なので， 発光酵素に種特異性があると思われる” 3.光色と電磁波 消灯する。三原色混合装置を使い，三光ともONして白色光を作る。 1）三原色光混合装置の白色光を直視分光器で見せる。 2）同様に三原色の各単色光を直視分光器で見せる。 3）ナトリウム光を直視分光器で見せる。（ナトリウム光は点灯後数分しないと安定しない） 解説：“ナトリウム光は気体上のナトリウムを充填したもの．気体のナトリウム原子は特定 波長の光を出し（吸収せず），他の波長の光を吸収する．ナトリウムのオレンジがかった黄色 のD線は厳密には2本の線＝589.0nmと589.6nm” “光の色と電磁波の波長について説明する” 4.ホタルの光を観察する。 ホタライトの解説。 “ホタルはいない時期であるが，ゲンジボタルの発光器の酵素生産遺伝子を大腸菌に移して， 遺伝子組換え技術で大腸菌が生産した酵素をもとにした製品である” 1）ホタライトA剤の袋に水50mlを加え，チャックをした後で，バックの外からゆっくりともむようにして， 粉末を完全に溶解する（これをA液とする。ルシフェラーゼ入り） 2）ホタライトB剤の袋に水50mlを加え，チャックをした後で，バックの外からゆっくりともむようにして， 粉末を完全に溶解する（これをB液とする。ルシフェリンとATP入り） 3）各溶液を1mlずつ試験管に取り，混合してみる。 4）残った溶液を同量ずつワイングラスに混入してみる。 5）直視分光器で発光を観察し，光色を確認してみる。 遺伝子組換え技術について解説する。
補足） 発光の目的はいったい何だろうか？ 魚など捕食者に襲われたとき発光液を残して逃げる。つまり捕食者からの忌避行動だという。 しかし，カリブ海に生息するウミホタル11種は多様な求愛行動で発光している。 日本のウミホタルでは求愛行動は観察されていない。（近江谷，2009） 参考文献 +阿部勝巳，1994.海蛍の光.筑摩書房.214ｐ. +丹羽治樹，1996.発光反応．遺伝，50（11）：35-41. +近江谷克裕，1996.生物発光システムにより生体情報を読む．遺伝，50（11）：9-10. +近江谷克裕，1996.発光酵素ルシフェラーゼの構造．遺伝，50（11）：30-34. +ホタライト取扱説明書 +田中隆荘・田中昭男，2000.新編図解生物．第一学習社， +近江谷克裕，2009.発光生物のふしぎ．ソフトバンククリエイティブ. |