光の制約が体の形を決める ―エゾハリイカの装飾腕が示した偏光シグナル生成に最適な形態への成長―

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2026-05-15 東京大学,東京理科大学,青森県営浅虫水族館

東京大学、東京理科大学、青森県営浅虫水族館の研究グループは、エゾハリイカ雄の求愛用「装飾腕」の形態が、偏光シグナルを最適化する光学的制約によって決まることを明らかにした。研究成果は『Journal of Experimental Biology』に掲載された。エゾハリイカ雄は、腕内部を透過する光の偏光方向を回転させ、雌に対して目立つ偏光模様を作り出す。実験では、筋肉層の旋光性により偏光回転量が腕の幅に比例して増加し、約3.9mmで背景海水に対し最も目立つ90度回転に達することを確認した。さらに成長解析では、成熟に伴い腕幅の増加が停止し、この最適幅へ収束することが判明した。つまり、装飾腕は単なる性的誇示ではなく、「偏光シグナルを最大化する光物理条件」に適応した形へ成長している。本研究は、動物形態進化が繁殖利益や生存コストだけでなく、光学的制約にも支配されることを示す重要な成果である。

光の制約が体の形を決める ―エゾハリイカの装飾腕が示した偏光シグナル生成に最適な形態への成長―
図2:左:エゾハリイカの求愛ディスプレイ。装飾腕を光が透過することによって、光の偏光の向き(黒両矢印)が回転する。右上:腕の太さが大きくなると、偏光方向の回転量も増加する。右下:腕の太さの成長は、偏光を90°回転させる値に収束する。

<関連情報>

光学的制約がコウイカの偏光した性的装飾を形成する Optical constraints shape a polarized sexual ornament in cuttlefish

Arata Nakayama,Ryosuke Ohnuki,Shota Hosono,Tatsuya Toda,Shinya Yoshioka,Toshihiko Kushihiki,Yoko Iwata
Journal of Experimental Biology  Published:15 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1242/jeb.252261

ABSTRACT

Ornamented traits involved in sexual signaling are shaped by trade-offs between reproductive benefits and survival costs, yet their evolution may be constrained by physical mechanisms that generate signals. Here, we show that optical constraints shape the morphology and development of sexually ornamented arms in the cuttlefish Doratosepion andreanum, which produces conspicuous polarization signals. Their polarization patterns arise from light transmission through circularly birefringent muscle tissue, which rotates the light’s angle of linear polarization (AoLP). Optical experiments showed that AoLP rotation increases linearly with arm width, reaching 90 deg shift at a width of 3.91 mm, which maximizes polarization contrast against underwater background for cephalopod polarization vision. Morphological analyses revealed that growth of the ornamented arm converges on this width, with development deviating from the typical conical shape into a uniform cylindrical shape. These results suggest that optical mechanisms of signaling define a narrow morphological design space for polarized ornaments.

生物環境工学
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