海の泡が有毒な藻を空中へ打ち上げるとき

一部の海岸では、有害藻類ブルーム（有害な藻の大発生）が公衆衛生の問題を伴っている。海辺で暮らしたり働いたりする人々の呼吸器の刺激症状の報告が増えているのだ。原因の一つは微細藻類 Ostreopsis cf. ovata（オストレオプシス・オヴァタ）である。この藻は20年以上前から地中海沿岸で大発生を繰り返しており、最近は大西洋岸にも定着した。ビスケー湾では2021年に初めての大発生が記録されている。その細胞は強力な毒素をつくる。毒素は海水に溶けるが、日光や細菌によってすぐに分解される。

溶けた毒素が空気中に届くことは知られている。一方、粒子、つまり細胞そのものやその破片も毒素を運ぶのかどうかは分かっていなかった。

海辺の空気の中の細胞

2025年7月の Ostreopsis 大発生のさなか、フランス・バスク海岸のサン＝ジャン＝ド＝リュズにあるエロマルディ海岸とマヤルコ海岸で、研究チームは満潮時の汀線から20メートルの位置に空気サンプラーを設置した。3回の採取日に、サンプラーは無傷の、あるいは壊れた Ostreopsis 細胞を毎回のように捉えた。人が1時間に1立方メートルの空気を吸うと仮定すると、海水浴客や沿岸で働く人、住民が1時間に最大でおよそ20個の細胞を吸い込む計算になる。

はじける泡から出る噴流

海のしぶきは、海と大気をつなぐ主要な橋渡し役である。風は波頭から水滴をちぎり取り、海面ではじける泡は2種類の水滴を放出する。まず、泡のてっぺんを覆う薄い膜が砕けて微小な水滴になる。次に、開いた空洞が数ミリ秒のうちにつぶれ、その底から速くて細い噴流が立ち上がり、より大きなジェット液滴（jet drops）にちぎれる。

細菌やマイクロプラスチックを使った実験では、最初のジェット液滴がしばしばまわりの水より粒子に富んでいることが示されていた。その濃さは最大で数百倍にもなる。ふつうの説明は表面効果である。上昇する泡が、その表面で粒子をかき集めるというものだ。しかしこの説明では、直径約35マイクロメートルもある Ostreopsis のような大きな細胞が、どうやって直径100〜800マイクロメートルの水滴に入り込むのかを説明できない。

A：海岸の空気サンプラー。B：海がしぶきをつくる3つの方法。C：つぶれていく泡の空洞。D：Ostreopsis 培養液の中でちぎれる噴流（黒い点が細胞）。E：顕微鏡で見た最初の水滴。泳ぐ細胞をいくつも含んでいる。— 図1、Figà Talamanca et al. (2026), arXiv:2610.29719, CC BY 4.0.

泡を一つずつ

パリのジャン・ル・ロン・ダランベール研究所（ソルボンヌ大学とCNRS）のエレットラ・フィガ・タラマンカ（Elettra Figà Talamanca）、ジュリエット・ピエール（Juliette Pierre）、エレーヌ・ド・マルプラード（Hélène de Maleprade）は、ヴィルフランシュ＝シュル＝メールとフランダース海洋研究所の海洋学者たちとともに、藻の培養液に泡を一つずつ放った。赤い光の下で噴流を毎秒最大4万コマで撮影し、最初の水滴をスライドガラスで受け止めて、顕微鏡で細胞を数えた。

主な試験対象は、無害でよく研究されている淡水藻、直径約8マイクロメートルのクラミドモナス（Chlamydomonas reinhardtii）だった。泡の大きさ、泡が上昇を始める深さ、藻の濃度を4桁にわたって変え、さらに大きさや形の異なる3種の海産種を加えた。

2つの領域

• 最初の水滴は、0個から1,000個まで、必ず藻を捉える。
• 薄い水では、水滴は培養液よりおよそ10倍濃い。これはマイクロプラスチックで測られた値に近い。ただしこれはモデルに使われた小さな淡水藻で得られた数字である。Ostreopsis を含む大きな海産種は、すでに混み合った水で測定され、濃縮率はおよそ10分の1、つまり1前後かそれ以下だった。
• 混み合った水、つまり1ミリリットルあたり約10万個の細胞からは、濃縮率（水滴がまわりの水の何倍藻を多く含むか）が急に下がる。著者らによれば、このふるまいはこれまで報告されたことがない。細胞が大きいほど、それは早く起こる。
• 泳ぐことは関係しない。化学的に固定して動かなくした細胞も同じようにふるまい、鞭毛（泳ぐのに使う2本のむちのような尾）の長さを変えても何も変わらなかった。泡の表面に近いことが鍵ではないようだ。

噴流を追い越す細胞

噴流の中の Ostreopsis を撮った高速度映像が答えを出した。細胞の一部は、噴流のうち最初の水滴になる部分の外から出発し、水滴が切り離される前にそれに追いつく。噴流の中心部は、重力で減速する先端より速く上昇するため、細胞は先端に積み重なるのだ。

A–B：噴流の中で追跡した細胞。赤い軌跡は、最初の水滴（灰色の帯）がちぎれる前にそこへ入る。C：同じ条件で、マイクロプラスチック（左）は藻（右）よりはるかに水滴に濃縮される。— 図3、Figà Talamanca et al. (2026), arXiv:2610.29719, CC BY 4.0.

噴流の先端を、この流れで満たされる貯水槽とみなすと、簡単な法則が得られる。この法則は、調整可能なパラメータを一つも使わずに約5倍の濃縮を予測する。何も当てはめていないモデルとしては桁が正しく、測定値との差は2倍以内に収まる。さらに、ごく小さな水滴が極端に濃縮されうる理由も説明する。

混み合った水では、水滴は単にいっぱいになる。ただし藻は、体の約10倍の大きさであるかのようにふるまう。その物理的な原因はまだ分かっていない。同じ大きさのマイクロプラスチックは飽和しない。同じ条件で、水滴はマイクロプラスチックでは水の3.4倍濃かったが、藻では水の25分の1の濃さ（濃縮率0.04）だった。

毒素の粒子経路

この研究は、海のしぶきが有毒な Ostreopsis の細胞を丸ごと空気中に持ち上げうることを示した。これは、大発生のあいだに空気を介して毒性が広がる粒子経路の可能性を示している。それが溶けた毒素にどれだけ上乗せされるのか、そしてほかの種類のしぶきの水滴はどうなのかが、次の問いである。