タコの血が青く見えるのは、酸素を運ぶ役目を「ヘモシアニン」という銅を含むたんぱく質が担っているからです。ヒトの血を赤くしているのは鉄を含むヘモグロビン。金属が鉄から銅に替わるだけで、酸素と結びついたときの色は赤から青に変わります。酸素を手放したあとの血は、ほとんど無色です。
心臓が3つあるのも本当です。左右のえらの根元に1つずつある「鰓心臓（さいしんぞう）」が、使い終わった血をえらへ押し込みます。えらで酸素を受け取った血は、真ん中の「体心臓（たいしんぞう）」が全身へ送り出す。3つで役割を分けて、ようやく一周がまわる仕組みです。
タコの血はなぜ青く見える？
酸素を運ぶのは銅を含むヘモシアニン
血の色は、血液の中で酸素をつかまえる色素で決まります。タコやイカが使うヘモシアニンの場合、芯にある金属は鉄ではなく銅です。名前の「シアン」はギリシャ語で青を意味する言葉に由来し、色がそのまま名前になっています。
銅2個で酸素1個をつかむ
酸素をつかむ部分には、銅の原子が2個並んでいます。この2個がペアになって、酸素の分子を1個はさみこむ形です。ヘモグロビンが鉄1個で酸素1個をつかむのとは、つくりからして違います。
酸素と結ぶと青、放すと無色
酸素をつかんだ銅は性質が変わり、青い色を帯びます。酸素を手放すと元に戻り、ほぼ無色に。豊海（とよみ）おさかなミュージアムも、ヘモシアニンそのものは無色で酸素と結びつくと青くなる、と解説しています。
つまり「いつも青い」わけではありません。えらから出たばかりの血は青く、体をめぐって酸素を配り終えた血は透明に近い。タコの体の中では、青と無色が行ったり来たりしています。
赤血球がなく血しょうに溶けている
ヒトのヘモグロビンは、赤血球という小さな袋の中に詰められています。タコのヘモシアニンには、そうした入れ物がありません。液体の部分（血しょう）にそのまま溶けて流れています。
分子の大きさはヘモグロビンの50倍以上
タコの仲間のヘモシアニンは、たんぱく質としては飛び抜けて大きな分子です。2015年に『Frontiers in Zoology』誌に載った論文では、重さ（分子量）を約350万、酸素をつかむ場所を1分子に70か所としています。ヘモグロビンの分子量は約6万4千なので、50倍を超える大きさです。
大きな分子なら血がどろどろになりにくい
小さな分子をばらばらに溶かすと、その数だけ水を引き寄せる力（浸透圧）が強くなり、体の水分の出入りが乱れます。大きな分子にまとめておけば、同じ量を溶かしても粒の数は少なくてすむ。袋に入れない代わりに、分子そのものを巨大にするやり方だと考えられています。
ヒトの赤い血との違い
同じ「酸素を運ぶ血」でも、中身の作りはかなり別物です。色素の入れ物から運べる量まで、6つの項目で並べてみます。
| 項目 | タコ | ヒト |
|---|---|---|
| 酸素を運ぶ色素 | ヘモシアニン | ヘモグロビン |
| 芯になる金属 | 銅（2個で酸素1個） | 鉄（1個で酸素1個） |
| 色素の入れ物 | なし（血しょうに溶けている） | 赤血球の中 |
| 酸素と結んだとき | 青 | 鮮やかな赤 |
| 酸素を放したとき | ほぼ無色 | 暗い赤 |
| 血液100mlが運べる酸素 | 約3ml（ミズダコ） | 約20ml |
ヒトの血は酸素を放しても赤いままですが、タコの血は色そのものが消えます。そして最後の行が、次の話につながる大きな差です。
青い血は赤い血より酸素を運べない？
運べる酸素はヒトの7分の1ほど
量だけで比べると、青い血は赤い血にかないません。ヘモシアニンは、同じ量の血で運べる酸素がヘモグロビンのおよそ4分の1とされています。タコで実際に測った値では、差はさらに開きます。
ミズダコの血は100mlで約3ml
1965年にアメリカの研究者が北太平洋のミズダコの血を調べたところ、血液100mlが抱えられる酸素は平均3.06mlでした。ヒトの血は約20mlなので、7分の1ほどしかありません。
足りない分は流す血の量で補う
1987年のマダコの研究では、タコが動き出すと血圧と脈の大きさ、血の流れがそろって約2倍になりました。心拍の回数はあまり変わらず、1回の拍動で押し出す量を増やして賄っていたのです。1回に運べる量が少ないなら、流す量を増やすしかない。ここに心臓の数の話が絡んできます。
冷たい海では銅が強みになる
ヘモシアニンが見直されているのは、冷たく酸素の少ない水での働きぶりです。ドイツのアルフレッド・ウェゲナー研究所のチームは、南極の海にすむタコ（パレレドネ・カルコティ）の血を、暖かい海のタコ2種と比べました。
南極のタコは色素が4割以上多い
南極のタコの血には、1mlあたり約79mgのヘモシアニンが溶けていました。比べた2種より少なくとも40%多く、タコの仲間で報告された値の中でも高い部類です。薄い色素を量で補っている、という見方ができます。
0℃では16%しか酸素を放さない
意外なのは、寒さが弱点にもなっていたことです。0℃の水では、ヘモシアニンが酸素を強く握りしめすぎて、安静時に手放せたのは抱えた量の16.3%だけでした。10℃まで温めると、放せる量は約77%まで増えました。色素を増やしているのは、この「放しにくさ」の埋め合わせだと研究チームはみています。
二酸化炭素が増えると酸素を手放す
よく働いている筋肉のまわりでは、二酸化炭素がたまって血が酸性に傾きます。この変化が合図となって、ヘモシアニンは握っていた酸素をゆるめるのです。必要な場所ほど多く配れるしかけで、ヒトのヘモグロビンにも同じ性質があります。
※ ボーア効果とは、血液中の二酸化炭素が増えて酸性に傾くと、酸素を運ぶ色素が酸素を手放しやすくなる性質のことです。デンマークの生理学者クリスチャン・ボーアの名から来ています。
3つの心臓はそれぞれ何をしている？
えらの根元に並ぶ2つの鰓心臓
タコのえらは、胴体（外套膜）の内側に左右1枚ずつあります。その根元にそれぞれ1つずつ置かれているのが鰓心臓です。役目はえら専用のポンプといえます。
使い終わった血をえらへ押し込む
体をめぐって戻ってきた血は、勢いが落ちています。そのままでは、細かい血管が密に詰まったえらを通り抜けにくい。鰓心臓はこの血をもう一度押し出し、えらの中へ送り込みます。
尿のもとをこし出す手伝いも
鰓心臓のわきにくっついているのが、「鰓心臓付属体」という小さな器官です。鰓心臓が血に圧をかけることで、ここで血液から尿のもとがこし出されると考えられています。えらへ血を送るついでに、腎臓の入り口の仕事も引き受けているわけです。
全身へ送り出す体心臓
えらで酸素を受け取った青い血は、真ん中の体心臓に集まります。ここから太い血管（大動脈）を通って、腕や筋肉や脳へ配られていきます。ヒトでいえば、心臓の左側が受け持つ仕事です。
安静時は1分に40〜50回
1979年に『Journal of Experimental Biology』誌に載った研究で、自由に動けるマダコの心拍が測られています。体重500g・水温22℃の個体で、安静時は1分に40〜50回。ヒトの安静時（60〜100回ほど）よりゆっくりしたリズムです。
動き出すと血圧は2倍以上に
同じ研究では、大動脈の血圧が安静時に水柱で40cm（収縮時）と15cm（拡張時）でした。泳いだり這ったりすると、これが100cm以上まで上がります。ヒトの血圧120mmHgを水柱に直すと約160cmなので、タコの心臓はずっと低い圧で働いていることになります。
血がめぐる順番で見る3つの役割
血が3つの心臓を通る順番を追うと、分担のしかたは次の表のとおりです。
| 順番 | 通る場所 | 血の状態 | そこでの仕事 |
|---|---|---|---|
| 1 | 全身の筋肉や内臓 | 青→ほぼ無色 | 酸素を配り終える |
| 2 | 左右の鰓心臓 | ほぼ無色 | 勢いを付け直してえらへ押し込む |
| 3 | 左右のえら | 無色→青 | 海水から酸素を受け取る |
| 4 | 体心臓 | 青 | 全身へ強く送り出す |
ポンプが2段になっているのがポイントです。えらの手前で1回、えらの後で1回。1つの心臓で両方をこなすヒトとは、力のかけ方が違います。
なぜ心臓が3つも必要なの？
貝の仲間なのに血管が閉じている
タコやイカは、アサリやカタツムリと同じ軟体動物の仲間です。ただし血の流れ方は、ほかの軟体動物とまるで別物です。この違いが、心臓の数を増やした背景にあると考えられています。
アサリやカタツムリは血がすき間にしみ出す
多くの貝やカタツムリでは、血管の先が開いていて、血は内臓のすき間へしみ出してから心臓へ戻ります。これが開放血管系です。ゆっくり暮らすぶんには、この作りでも足ります。
タコは毛細血管まで閉じた管でつながる
タコやイカの血は、ヒトと同じように血管の中だけを流れます（閉鎖血管系）。圧をかけて速く回せる反面、細い管を通るたびに勢いが落ちていきます。体をめぐり、さらにえらの細い血管も通るとなると、1つの心臓では押し切れません。
運べる量が少ないぶん回して稼ぐ
タコは岩をこじ開け、獲物に飛びかかる、よく動く生きものです。筋肉が多く、酸素をたくさん使います。豊海おさかなミュージアムの解説も、心臓が複数に発達した理由を、筋肉量が多く大量の酸素を必要とすることに求めています。
1回で少ししか運べないなら回数と圧で
血100mlで3mlしか運べないなら、同じ時間にたくさんの血を回すしかありません。えらの前後に別々のポンプを置けば、えらを通る流れも全身へ送る流れも、それぞれ強く保てます。青い血の弱みと3つの心臓は、セットで理解すると筋が通ります。
大きな色素分子の血を押し流す力
イカでは、血1mlに溶けたヘモシアニンが160mgを超えた例まであるほどです。これだけ濃いたんぱく質が溶けた血を、えらの細い血管へ通すには相応の力がいります。2段ポンプはその力を分担する仕組みともいえます。
イカにもコウイカにも心臓は3つ
3つの心臓はタコだけの特技ではありません。同じ頭足類（とうそくるい）のイカやコウイカも、鰓心臓2つと体心臓1つを持っています。泳ぎの速いイカも、この作りで海を行き来しているのです。
※ 頭足類とは、タコ・イカ・コウイカ・オウムガイなど、頭から直接腕（足）が生えている軟体動物のグループのことです。
泳ぐと心臓が止まるのは本当？
ジェット噴射の最中に体心臓が止まる
タコは胴体に吸い込んだ水を漏斗（ろうと）から勢いよく吐き出し、その反動で泳ぎます。1987年のマダコの研究では、このジェット噴射で泳ぐあいだ、心臓の拍動が止まることが観察されました。止まるのは全身へ血を送る体心臓のほうだと紹介されています。
胴体の中の水圧が血の戻り道をふさぐ
水を吐き出す瞬間、胴体の中は強い圧力になります。静脈の血はその圧に勝てず、心臓まで戻れなくなる。送り出す血が届かないので、心臓は空打ちせず止まってしまう、という説明です。
息切れの借金は体重1kgあたり22ml
血が回らないあいだ、筋肉は酸素の「借金」で動きます。研究チームはマダコが抱えられる借金をおよそ体重1kgあたり酸素22mlと見積もりました。これでは長くもたず、ジェット噴射で進めるのは数メートルほどに限られる、と結論しています。
ふだんのタコは泳がず海底を這う
水族館のタコが、泳ぐより腕で這っている時間が長いのはこのためです。這っているあいだは心臓は止まらず、先に見たように血の流れを約2倍に増やして運動を支えます。急いで逃げるときだけ、心臓を止める覚悟でジェット噴射を使う。そんな使い分けです。
泳ぎ続けるイカとの違い
同じ論文は、こうした循環の制約がイカとタコを分けている点にも触れています。外洋を泳ぎ回るイカに対し、タコは岩場の穴を拠点に暮らす生き方を選びました。心臓の作りは同じ3つでも、暮らし方で使い方が変わるようです。
酸素の薄い水でも心臓は止まる
1979年の研究では、水中の酸素が減るにつれて体心臓の拍動がゆっくりになり、酸素が約2.5ppmまで下がると止まりました。ただしこれは一時的で、酸素が戻ると再び動き出しています。タコの心臓は、止まることをある程度織り込んだ作りなのかもしれません。
青い血を持つ生きものはほかにいる？
エビ・カニやクモ・サソリも青い血
ヘモシアニンを使うのは、軟体動物と節足動物の一部です。軟体動物ではタコ・イカのほか巻き貝の仲間。節足動物ではエビやカニ、それに陸にすむタランチュラやサソリ、ムカデの一部も青い血を持っています。
名前は同じでも別々に生まれた色素
面白いのは、タコのヘモシアニンとカニのヘモシアニンが、たんぱく質としては別物だという点です。遺伝子の並びや分子の組み立て方を比べると、軟体動物と節足動物はそれぞれ独自に銅で酸素を運ぶ仕組みを作ったと考えられています。似た答えに別々の道から行き着いた例です。
カブトガニの青い血は薬の検査に使われる
青い血の生きものとしてよく名前が挙がるのがカブトガニです。カニと名がつきますが、クモやサソリに近い仲間。その血は、ヒトの医療にも深く関わってきました。
働くのは青い色素でなく血液の細胞
カブトガニの血の細胞は、細菌の毒素（エンドトキシン）に触れるとすぐに固まる性質を持っています。1960年代にこれを利用した検査法が開発され、アメリカ食品医薬品局（FDA）は1977年、注射薬や医療機器の検査に使うことを認めました。青い色のもとであるヘモシアニンは、この反応には関わっていません。
カブトガニに頼らない検査へ
検査のために大量のカブトガニから血を採ることには、資源保護の面から懸念も出ています。カブトガニの遺伝子をもとに試薬を人工的に作る方法が開発され、動物を使わない検査への切り替えが進みつつあります。
タコは脳も9つあるって本当？
神経細胞の3分の2は腕にある
心臓3つと並んでよく語られるのが「脳が9つ」という話です。タコの神経細胞は約5億個とされ、犬とほぼ同じ規模。そのうち3分の2以上が、頭ではなく腕と体に散らばっています。
腕の神経は、吸盤で触れたものの情報をその場で処理できます。そのため、真ん中の脳に8本の腕の「小さな脳」を足して9つ、という数え方が広まりました。豊海おさかなミュージアムも、合計9つの脳があるとも言われる、と紹介しています。
「脳は1つと賢い腕8本」という見方
2020年、沖縄科学技術大学院大学（OIST）にいた研究者らがマダコで迷路の実験を行いました。Y字の迷路で正しい向きを覚えたタコは、訓練に使っていない腕でも正解の向きを選べたのです。学んだ中身は腕ごとではなく、真ん中の脳にしまわれていたことになります。
研究者は「9つの脳を持つタコというより、1つの脳ととても賢い8本の腕」と表現しました。心臓の3つは数えるとおりですが、脳の9つは少し話を盛った数え方といえそうです。
青い血は、1回に運べる酸素が少ない。その弱みを、えらの前後に置いた2段のポンプで補う。泳げば心臓が止まるから、ふだんは海底を歩いて暮らす。タコの体は、一つの選択が次の選択を呼んでできあがった、つじつまの合った設計です。岩陰からのそりと這い出すあの動きも、青い血を止めずに進むための歩き方だったわけです。
参考
- 豊海おさかなミュージアム「イカ・タコとはどういう生き物なのか？」
- Oellermann M. ほか「Blue blood on ice」Frontiers in Zoology 12（2015）
- Wells M. J. ほか「Blood Flow and Pressure Changes in Exercising Octopuses」Journal of Experimental Biology 131（1987）
- 沖縄科学技術大学院大学「Do octopuses’ arms have a mind of their own?」（2020年）
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