金魚の発生学実験＃12　孵化後の仔魚、稚魚の発生段階

孵化後の仔魚、稚魚の発生段階を詳しく解説します。

１．導入

水生動物学研究室主宰の太田欽也です。このNoteは金魚の発生学実験シリーズ動画のテキスト版です。一度動画を見られた方が内容を文章で確認するために準備しました。動画を見る前に内容を文章で確認したい方もウェルカムですが、動画のほうが圧倒的に情報量が多いので上のリンクから動画版をご覧なられることを強くお勧めします。
　さて、今回も皆さんに金魚の発生学実験について解説してゆきます。前回の動画で孵化期の胚について説明しました。今回は孵化した仔魚が稚魚の時期を経て大きくなって成魚になるまでの過程を説明します。

２．孵化した後の発生段階表

いままでの動画では受精から孵化するまでの発生段階を、この発生段階表を用いて説明してきました。この発生段階表はStaging Indexを用いて個々のStageを定義して記述しています。Stating Indexとは、だれが見てもすぐにわかる形質で、胚発生の段階を明確に区分するための目安となる指標です。
　この発生段階表やStaging Indexを用いることで、研究者が互いに実験に用いた金魚の胚の段階について話し会うことができるのです。と、いいますか、そういうコミュニケーションを成立させるために発生段階表があるともいえます。
　同様に、孵化後の仔魚や稚魚の成長段階についても記したこのような表があれば便利です。なので、我々は2015年と２０１９年に、このような孵化後の金魚の段階表、Post-embryonic Developmental Staging Tableを作成しました。今までにも仔魚や稚魚の成長の過程を記述した論文はあるにはありました。でも、ちょっと、我々の目的には合わなかったので、自分たちで成長過程を観察し論文にした次第です。なので、今回の動画ではこれらの論文で使われている、このような表をもとに解説を進めてゆきます。

仔魚と稚魚と成魚の定義

　しかし、ちょっと、その前に、胚、仔魚、稚魚、そして成魚の違いについて簡単に説明しておきます。これらの発生期間や段階の定義は人間の視覚認識によるものです。なので、当然ですが目に見えてわかりやすい形質の状態に基づいて胚と、仔魚と、稚魚を分けるのです。胚と仔魚の違いは、孵化する前と後で分けられます。この点については、前回、お話ししました。では、仔魚と稚魚と成魚の違いは何によって区別できるのでしょう？
　成魚と稚魚の違いは簡単に定義できます。次世代を作ることができる個体を成魚と定義してしまえば、話が非常に簡単になるからです。つまり、成熟したオスかメスかのどちらかになっていれば成魚とみなすわけです。このように成魚を定義すると稚魚の定義が非常に簡単になります。つまり「成魚とほぼ同様の組織器官を備えているけれども、次世代が作れない状態の魚」を稚魚と定義することができるのです。これで、明確に成魚と稚魚を区別できました。
　では、次に仔魚と稚魚の違いです。これらは何が違うのでしょうか？ここに生まれたばかりの孵化仔魚と稚魚、そして成魚の写真があります。これらの写真を比べてみましょう。そして、仔魚にはないもの。あるいは仔魚にだけあるものを探していくことにしましょう。
　まずは、うろこです。これは明らかです。成魚と稚魚にはうろこがありますが、仔魚にはありません。そして、次はFin fold、膜鰭です。これは、仔魚の体には透明のつながった膜として見られますが、稚魚や成魚には見られません。稚魚や成魚にはここに独立した背びれや尾びれや尻鰭は見られますが、仔魚のようにはつながっていません。なので、これらの二つの特徴を用いれば、仔魚と稚魚を分けることができます。なので、この発生段階表では膜びれがなくなる前でうろこができていない魚を仔魚とよぶことにします。そして、膜びれが完全になくなりうろこができている状態だけれども、成魚になる前、つまり次世代を作る能力がない状態の金魚を稚魚と定義しています。

ゼブラフィッシュの文献について

　そして、毎回毎回、金魚の発生段階表を作るときに参考にしているゼブラフィッシュの稚仔魚の発生段階表についても触れておきたいと思います。いままでの動画ではこちらの1995年に書かれた論文が出てきていたと思います。しかし、この論文は胚発生段階が主なので、孵化した仔魚がどのように大きくなるかについてはほとんど書かれておりません。なので、仔魚や稚魚の発生段階についてはこちらの2009年に書かれた論文を参考にしております。この論文のリンクも概要欄に貼っておきますので参考にしてください。
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　あと、いままであまり気にせずに使っていましたが、胚が大きくなっていく様子を発生と呼び、孵化した後の個体が大きくなっていくことを成長と呼ぶことを述べておきます。でも、ちょっと、これややこしいんですよね。胚発生の段階表をEmbryonic developmental staging tableと呼んで、一方の仔魚や稚魚の成長していく様子を記述した段階表はPost-embryonic developmental staging tableと呼ぶのです。なので、どちらもDevelopmental Stating Table、つまり、発生段階表に変わりがないのです。なので、自分も説明していて時々混乱してしまい、成長と発生が時々日本語では混ざってしまう場合があります。でも、そこはちょっと大目に見ていただけるとありがたいです。

３．仔魚の発生段階

それでは、これから、仔魚の発生段階について個別にみてゆくことにします。

3-1：Protruding mouth stage (prot) 

前回の動画でも出てきましたが、この段階は胚発生段階表にも出てまいります。なぜなら、胚の状態によってはこの段階の個体はまだ卵膜の中にとどまっている場合があるからです。しかし、いったん、卵膜を破って外に出てくると仔魚となります。
　おおよそ孵化後３日から４日になるとこのような姿になります。大きさは5ｍｍ程度です。浮袋もできつつありますが、まだ浮袋の中に空気は入っておりません。あと、尾びれのこの部分に注目してほしいのですが、すこし白くなっています。この特徴は前回の動画でも説明しました。ここの部分に尾びれの骨が出来上がってきます。なのでこのように白くなっているのです。ここに黒い色素を出さない細胞が集まってきているのです。

3-2: Posterior swimbladder stage（Psb）

この段階になると、浮袋の中に空気が見えてまいります。こうなると上手に浮くことができるようになります。孵化してから５日から８日目にこのような姿になります。大きさは5-6ｍｍです。あと、この段階の名前にPosterior、つまり、「後ろ」という言葉がついています。これは「後ろ側の浮袋が出来上がったステージですよ」という意味です。金魚の浮袋は前後で二つにわかれており、最初に後ろ側の浮袋が膨らみ始めます。
　先ほどの尾びれの白い場所ですが、ますます白さが増してまいります。そして、普通、このステージの胚には卵黄が残っています。
もう少し、時間が進んで、このステージ後半の個体も見てみましょう。卵黄がが明らかに減っているのがわかります。しかも、おなかの中には消化されたブラインシュリンプや未消化のブラインシュリンプの卵が見て取れます。つまり、このPsbステージになったあたりで活発に泳ぎ回って餌を食べ始めるのです。なので、受精卵から金魚を育てたい方はこのタイミングには必ず餌を与えられるように準備しておいてください。

3-3：Caudal fin ray stage（Cr）

先ほどの段階からさらに一日二日たつとCaudal fin ray stageと呼ばれるようになります。尾びれの鰭条が出てくるステージです。受精後７日目、体長が6mmあたりです。この尾びれの付け根のところの脊索が少し曲がってきます。そして、よく見ると、この尾びれの付け根の部分に透明のスジのようなものが見えます。これはできつつある鰭条です。この個体からは合計で４本の鰭条を見て取ることができます。なので、この見えている鰭条の数を用いてCr4という形でこの段階の個体をさらに詳しく分けることができます。たとえば、こちらの個体であればすでに１７本の鰭条が見て取れるのでCr17という感じに細かく発生段階を表すことができます。

3-4：Forked caudal fin stage (Fcf)

さらに日数がたつと尾びれの鰭条が増えてまいります。そして、尾びれの鰭条の数が増えるにつれて、尾びれの形も変わってきます。この個体の金魚の尾びれのこの部分がほかの部分に比べてへこんでいることが見て取れます。この状態、つまり尾びれが横から見てフォークのように二又なってきている状態の仔魚をForked caudal fin stageと呼ぶことにします。およそ、受精後１３日で体長が７mm程度でこのような姿になります。

3-5：Anterior swim bladder stage(Asb)

先程のステージからさらにほんのちょっと成長が進むと、前側の浮袋が現れます。受精後１３日から１４日ほどたって全長が７mmよりもちょっと増えたあたりです。この特徴からこのステージをAnterior swim bladder stageと呼ぶことにします。先程のフォークのような尾びれの出現するタイミングとこの前側の浮袋はほとんど同時に現れます。しかし、我々の観察の結果から、これらのステージングインデックスの出現順序が前後入れ替わることはないようです。このAnterior swim bladder stageになると、背側や総排泄口の後ろ側の膜びれが白っぽくなっているのがわかります。のちにこれらの部分に背びれや尻鰭の鰭条が現れます。

3-6：Dorsal fin ray stage(Dr)

受精してから１８日から２０日たつと体長が7.5㎜から８㎜ぐらいになってまいります。そうすると、先程の背側の膜びれの中の白みがかったこの部分。この部分に鰭条が現れてます。一方の尻鰭には鰭条は見当たりません。この総排泄口の後ろの部分は、ほかの部分より白いですが、スジのようなものは現れていません。どうも、金魚では背鰭の鰭条が先に現れ、次に尻鰭の鰭条が現れます。

3-7：Anal fin ray (Ar)

受精して２２日から２３日ほどたつと体長が８㎜を超えてまいります。そして、先程みていただいた総排泄口の後ろに見えていた白い部分ですが、この段階になると、明らかにスジのようなものが見えます。尻鰭の鰭条ができつつあるのです。
　ここまでくると、今までの仔魚とは違い体のほかの部分にも明らかな変化が見て取れます。まず、浮袋の大きさです。いままでは後ろ側の浮袋のほうが大きかったのですが、この段階になると前の浮袋のほうが大きく見えます。あと、背びれや尾びれの鰭条に竹の節のような構造が現れます。

3-8：Pelvic fin bud (Pb)

さらに日にちがたって、受精後27から２８日になると体長が９㎜になります。このあたりから腹びれの原基、つまり、腹びれのもとになるでっぱりですね。これが見えてくるようになります。この腹びれのもとになるでっぱりの辺縁部が薄い膜状態になった段階をPelvic fin bud stageと呼ぶことにします。
ほかの背びれや尾びれと違って、体の両側に現れる腹びれは、その出現のタイミングも大きく違います。胸鰭も腹びれ同様、左右対になった鰭です。でも胸鰭は発生の非常に早い段階で出現する、一方で腹びれは一番後に現れます。

3-9：Pelvic fin ray (Pr)

受精してから３０日ほど飼育していると体長が１１㎜ほどになってきます。この大きさになると、このPelvic fin bud腹びれの中にも鰭条が見え始めます。ここまでくると膜びれがどんどん体から消えて行っているのがわかるかと思います。とくにこのあたりの膜びれの消失は非常に顕著です。しかし、総排泄口の前にはまだまだ膜びれが残っていることがわかります。さてここまでやってくると、ほとんど体つきは成魚に近づいてきています。あとは、この残った膜びれが消失するのを待つばかりです。

4．稚魚の段階

先程の仔魚からさらに発生が進むと、膜びれが完全になくなります。そして、体の側面には明らかにうろこが出現してることがみてとれます。なので、先程も説明した通り、うろこの状態や膜びれの状態を見ることで、仔魚とは明らかに区別することができます。おおよそ、受精後４５日から４９日たって体長17ｍｍほどになるとこの段階に達します。しかし、うろこの状態には大きさによって違いが見られたので、さらに細かく分けることにしました。

4-1：Incompletely scaled juvenile sub-stage（IsJ）

この段階になると体の側面はほどんとうろこに覆われていますが、この頭の後ろはうろこに覆われていません。これを確かめるために、石灰化が進んだ組織を赤く染める試薬を使ってこの時期の仔魚を染めた写真がこちらです。このAlizarin redという染色液を使うと、鱗や鰭条が赤く染まっているのがわかります。たしかに、背側から見ると、この側面のあたりのうろこが明らかに赤く染まっています。
　そして、この部分が赤くなっていないことがわかります．この時期は限りなく成魚に近い姿かたちをしているので稚魚であると決めてもよいでしょう。しかし、より進んだ稚魚ステージにくらべてうろこの分布に違いがあります。なので、ここで示したこの個体のように、うろこがまだ完全に出来上がっていない稚魚の段階をIncompletely scaled juvenile sub-stageと呼ぶことにします。ちょっと、名前が長くなってしまって申し訳ございません。ちなみに、この段階になると背びれと尻鰭のこの特徴的な鰭条が出現します。この鰭条は他とは違い非常に硬いとげのようになっていることがわかります。

4-2：Completely scaled juvenile sub-stage (Csj)

そして、先程の状態からもう一歩進むと、このように完全に全身がうろこでおおわれます。この状態になると確かに成魚とあまり変わりません。この段階からさらに大きくなると、黒や銀色の色素だけでなく赤い色素も強くできてまいります。そして、私たちがよく見るような成魚の金魚となります。

4-3：色について

ここで、ちょっと、色と成長段階について説明したいと思います。成魚と稚魚で明らかに色が違います。そして、稚魚の段階も色が目まぐるしく変わってきます。そうなると、色の様子でさらに細かく稚魚のステージを分けることができそうなのです。しかし、この発生段階表では色の情報はできるだけ用いないようしました。その理由は色は与える食べ物や光の環境に影響を受けやすいので発生段階を表す指標としては適さないと考えたからです。おそらく、きれいな色の金魚を育てたいと考えている愛好家や育種家の皆さんであれば色を何らかの基準として用いているかと思います。「青仔」であったりとか「黒仔」であったりとか、そういう呼び名ですね。いっぽう、発生や形態形成を研究したい私たちにとっては、どの金魚の品種にでも当てはまり、比較可能な指標を用いたほうがコミュニケーションが楽になります。なので、私たちが、こうした発生段階表を作成するにあたって、あえて色を用いずに形の情報を使うことに注力しました。そうすることで、後の実験で固定や染色といった色情報が消えてしまう処理を行ったとしても、発生成長の段階を議論することができるようになります。

５．成魚

一年たつと体長が5cm以上に達します。ここまでくると、もう成魚です。この個体は色が鮮やかです。しかし、個体によっては色が薄い個体もいます。色彩にはバリエーションがあるのです。なので、色をステージングインデックスに使わなかったのです。成魚になるとオスなら精子を、メスなら卵を作ることができます。2年、3年とうまく飼育してやれば産卵期には卵を産み続けます。

６．胚の発生と仔魚の成長の時間

これで、一通り孵化仔魚が大きくなって成魚になるまでの様子を説明しました。しかし、胚発生を解説したときと違って、時間や大きさについての説明がかなりおおざっぱであったかと思います。といいますのは、孵化した後の仔魚や稚魚の成長の進み具合は環境に大きく依存するので、たとえ、同じ温度で飼育したとしても大きくばらつくのです。
　たしかに、胚の段階であれば、栄養はすべて卵黄に依存しています。しかし、泳ぎ回って餌をとることができるようになると、温度だけでなく、水槽の大きさや、光の当たり具合、餌となる水草などがあるかどうかなどなど、非常に多くの要因が成長に影響を与えます。これが、今回の解説で、大きさと孵化後の経過日数がおおざっぱであった理由です。特に日数に関しては、非常におおざっぱになります。。
　なので、今回、解説した日数はあくまでも目安として参考にしてください。私たちの研究室で、２４度の水温で、金魚がケンカしないぐらいの密度で飼って、自分たちが無理がないぐらいの頻度で餌をあげたときに、何日ぐらいでどういう段階になるかをお見せした次第です。おそらく、販売を目的として大きな池で飼われている業者の方や、趣味で小規模に楽しまれている方で大きく変わってくるかと思います。
　しかし、今回説明したStaging Indexの出現順序はほとんどすべての金魚で共通のはずですし、どれぐらいの大きさの時にどのStating Indexが出現するかは参考になるかと思います。

７．まとめと次回予告

はい。皆さんお疲れ様です。これで、私たちは孵化した金魚が大きくなって大人になるまでの様子を見終わったことになります。仔魚と稚魚の期間に分けて説明してきました。そして、仔魚の期間をProt, Psb, Cr, Fcf, Asb, Dr, Ar, Pb, Prの9ステージに分けて細かく解説してきました。これで、金魚の成長についてはかなり、理解が深まったのではないでしょうか。おそらく、もう、皆さんは、この段階表を利用できるようになっているはずです。ぜひ、参考にしてみてください。
　この表を用いることで、もし、ため池や小川で金魚やフナの仔魚を見ることがあっても、慌てること必要はありません。どの成長段階にあるのかを見分けることができるはずです。そして、金魚を研究に用いたい人も動画を参考にしていただければ、自分が実験に用いた金魚がどの成長段階であるのかを説明できるはずです。大いにご活用ください。
　はい、これで、金魚が卵から大人になるまでの過程を詳しく解説してきました。なので、この金魚の発生学実験シリーズは終了とします。そして、この次からはもう少し進化と発生の関係について詳しく解説した内容の動画をお届けしたいと思います。日本語でも動画をつくりますし、ほかの言語でも動画を作ってゆくつもりですので、次の動画をお待ちください。そして、まだチャンネル登録されておられてない方は、チャンネル登録のほどよろしくお願いします。それではまた。

８．文献

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Li, I.-J., Lee, S.-H., Abe, G. and Ota, K.G. (2019), Embryonic and postembryonic development of the ornamental twin-tail goldfish. Dev Dyn, 248: 251-283. https://doi.org/10.1002/dvdy.15

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