月例卓話

放射性セシウムの生態系への影響とカイコを用いた評価系について
木野内
はじめに

忠

稔 ・田＊

中草太

＊＊

分類に属する生物でも個体やその発育段階によっ2011 年 3 月 11 日に起こった東日本大震災によて放射線感受性が異なることも明らかになっていり東京電力福島第一原子力発電所（FDNPP）事る ．哺乳類はとりわけ放射線感受性が高く，そ故が発生し，大量の放射性物質が自然環境中に放の影響は致死よりもむしろ繁殖能力への影響とい出されたことから，被ばくによる生態系への影響う形で表れる．急性被ばくの場合，哺乳類は総被が懸念されている．放出された放射性核種のなかばく線量が 3 Gy を超えてから死亡に至るが，繁でも半減期が約 30 年と長いセシウム 137（ Cs）は，殖能力は 0.3 Gy 未満でも影響を受ける．慢性被生体内における動態がカリウムと非常に良くにて

ばくの場合は 0.1 Gy/日を超えてから死亡に至り，おり，また野外においては地表付近に蓄積するこ繁殖能力は 0.01 Gy/日未満でも影響を受ける．昆とから，事故現場周辺に生息する生物に対する影虫類の急性被ばくの場合，総被ばく線量が 10 Gy

響調査が現在も継続中である．その結果，これまを超えてから死亡に至り，哺乳類と比較して高いで放射線感受性が低いとされていた昆虫類におい放射線耐性を示す．このように，これまでの放射て形態異常等が報告されている．例えば，FDNPP

線の生物影響評価は主に放射線（ガンマ線）の外事故後の 2011 年 5 月と同年 9 月に福島県各所で部照射による急性致死をエンドポイントとしてい野生のヤマトシジミを採取し，その形態異常や翅る．しかしながら，今回の FDNPP 事故によっての色模様異常を調べた結果，5 月に採集された成憂慮される生物影響は，内部被ばくを含む低線虫の一部では比較的軽度の異常が確認され，最初量・低線量率の長期的な被ばくである．先述のよに採取された野生の雌の F1 世代は，F2 世代ように， Cs は半減期が長く土壌中の粘土鉱物にりも深刻な形態異常を示したことが報告された ．
1,2)

吸着されやすい性質のため，土壌表層における沈さらに 9 月に採集された成虫は，5 月に収集され着濃度が長期にわたって高く維持され植物へも移た成虫よりも深刻な形態異常が観察された．これ

行することから，生態系への影響が非常に大きい．

らの形態異常は温度ショックや近親交配により生すなわち，これまでのガンマ線による生物への影じる形態異常とは異なり，人工放射線核種による響評価と実際の原発事故による影響評価の間には外部放射線照射実験や，また突然変異誘発剤によ大きな乖離がある．そのため，長期的な被ばくにり生じる形態異常に類似していたという ．

よる致死以外の影響評価が必要とされているが，

4）

137

137

3）

このようなデータは生物種を問わず極めて不足し放射線の生物影響ている．なぜなら，野生生物からデータを得よう

放射線による生物学的影響に関する研究は長年としても，生息環境の違いや個体差など，多くのに渡り研究されており，生物種によって致死放射不確定要素が障害となって定量的な評価をできな線量に大きな差があることが分かっている．同じいのが現状だからである．したがって我々は，モ

京都大学複合原子力科学研究所＊

日本原子力研究開発機構＊＊

放射線生命科学研究部門

原子力基礎工学研究センター

環境動態研究グループ

第 354 回例会京都化学者クラブ（令和元年 12 月 7 日）講演
80

海洋化学研究第33巻第 2 号

令和 2 年 11 月

デル動物としてカイコを用いた実験室レベルでのを含む水溶液を添加した人工飼料を用意した

模擬実験系を構築することによって，低線量・低（図1） ．すなわち，先述のようにカイコは給餌さ線量率の放射線の生物影響について検討することれた人工飼料上で全幼虫期を過ごすので， Csにした．

を含む人工飼料を与えたカイコは，摂取による内

13）

137

部被ばくとなぜカイコを用いるのか
カイコ（

Cs を含む人工飼料上で生活するこ

137とによる外部被ばくを受けるのである．

）はチョウ目カイコガ科

総被ばく線量の算出についてに属し，50 日程度の短いライフサイクルを持った完全変態の昆虫である．カイコが産出する絹は有外部被ばく線量及び内部被ばく線量はガラス線

史以来，世界各国で重宝されてきたことから，カ量計素子とモンテカルロ粒子輸送シミュレーショ

イコには遺伝学的・生理学的なデータが十分に蓄

ンコード PHITS を用いて推定した．シミュレー

積しているため，放射線の生物影響を評価するのションにおける条件として，カイコ幼虫の形状をにしばしば用いられてきた．カイコの特筆す円柱状とし，密度を 1.0 g/cm ，構成元素を水素るべき性質として野生回帰能力を失い家畜化され（10.1 wt%），炭 素（11.1 wt%），酸 素（76.2 wt%），たことから，全幼虫期を通じて給餌された飼料か窒素（2.6 wt%）とした．

12）

5-11）

3

ら離れて生きていくことはできない．この特徴をガラス線量計から得られたデータから，人工飼生かせば， Cs を含む人工飼料を摂食させるこ料上の吸収線量率は 0.24 mGy/日であり，β/γ 線比とによる内部・外部被ばく実験が行えることから，は 0.55 であった（表 1） ．人工飼料周辺（人工飼料

本研究の目的にかなった理想的なモデル生物であの端から 20 mm）での吸収線量率は 0.016 mGy/日ると考えた．

であり，β/γ 線比は 0.14 であった．したがって，

137

13）

カイコが卵から営繭するまでの 29 日間を人工飼模擬環境実験の条件設定と実験方法料上で過ごし，3 日間を人工飼料周辺で活動する

文部科学省による放射線量等分布マップを参照と 仮 定 し た 場 合， そ の 総 外 部 被 ば く 線 量 はし，放射性 Cs の初期土壌沈着濃度よりも高めに6.8 mGy と算出された．一方，5 齢幼虫の体格と設定した

137

Cs 濃度（1,385 Bq/g 湿重量）を含む

Cs 放射能の平均値（表 2）から PHITS によっ

137

人工飼料を調製し，これをカイコに給餌することて算出された β 線及び γ 線の内部被ばく線量率は，によって FDNPP 事故後の模擬的な被ばく実験とそれぞれ 0.790 mGy/日及び 0.027 mGy/日であり，した．対照群としては，同濃度の安定 Cs 塩化物

内部被ばくの場合，β 線の寄与が大きいことが明らかになった．幼虫期の総期間（20 日間）が13）内部被ばく期間であるので，総内部被ばく線量の合計は 16 mGy と算出された．以上より，内部被ばくと外部被ばくを合わせた総被ばく線量は23 mGy であった．

表 1．ガラス線量計素子による吸収線量率

図 1． Cs を含む人工飼料を摂食させることによる内部・外部被ばく実験
137

Cs を浸潤させた人工飼料（図中の緑色の円盤）上で137
カイコを飼育することで Cs に由来する β 線と γ 線による影響を摂食による内部被ばくと曝露されることによる外部被ばくの両面から評価できる．
137

Transactions of The Research Institute ofOceanochemistry Vol. 33 No. 2, Nov., 2020

mGy/日

γ線

β線

γ+β 線

β/γ

飼料上

0.150.084

0.24

0.55

0.014

0.002

0.016

0.14

飼料周辺

※

※飼料周辺は飼料の端から 20 mm 地点

81

翅原基/全Cs を含む人工飼料を摂食させることに

図1

よる内部・外部被ばく実験を浸潤させた人工飼料（図中の緑色の円盤）上でカイコを飼育することでに由来するβ線とγ線による影響を摂食による内部被表 2．5 齢幼虫の体重，長さ，横幅， Cs 濃度，および ばくと曝露されることによる外部被ばくの両面
Cs 放射能の平均値
137

体重（g）

体長（cm）

体幅（cm）

1.72 ± 0.184.38 ± 0.16

0.76 ± 0.08

137

Cs（Bq/g湿重量）
放射能（Bq）から評価できる。

137274 ± 33.5

470 ± 79.9

図較

形態異常の評価について（ ）カイコの蛹の翅原基は γ 線照射による外部被ばスの蛹

くによってその外形が縮小することが知られていそる（図 2） ．したがって，翅原基の長さを測定し，
14）

翅原基

蛹の全長に対する割合を算出することによって放射線による形態異常の評価を行った

．オスとメ

13）

全長

スの両方で調べた結果，対照群と被ばく群との間で有意差はなかった（図 3）．

まとめ5 mm以上のように，FDNPP 事故後の周辺地域を模図
図2．カイコの蛹とその翅原基
2 カイコの蛹とその翅原基擬した被ばく実験を行い，放射線の第 1 世代への生物影響（形態異常）の評価を行った．形態異常（A）（A）の指標としてカイコ蛹の翅原基長を調べたところ，翅原基/全長
翅原基/全長被ばく群とコントロール群間で有意差は見られなかった．この結果は，事故後の野外調査で得られた他のチョウ目であるヤマトシジミの結果と大きく異なるものであった．一方，2011 年 9 月に採集されたヤマトシジミ成虫の形態異常のほうが，同年 5 月に採集された成虫よりも深刻であることが報告されているように，長期的な低線量被ばく対照群（オス） 被ばく群（オス）対照群（オス） 被ばく群（オス）の影響は第 1 世代よりも第 2 世代以降の方が大きいことが示唆されている．また，国際宇宙ステー
では，胚発生したカイコ受精卵への長期的な低線
図 1 137Cs を含む人工飼料を摂食させることに
137

図 1 Cs を含む人工飼料を摂食させることに量の宇宙放射線被ばくが次世代への突然変異を引よる内部・外部被ばく実験
よる内部・外部被ばく実験
9-11）

き起こすことを示唆している．したがって，を浸潤させた人工飼料（図中の緑色の円を浸潤させた人工飼料（図中の緑色の円本研究で構築した模擬実験系を用いて第に由来す盤）上でカイコを飼育することで2 世代以盤）上でカイコを飼育することでに由来す降の放射線影響を詳細に調べる必要があると考えるβ線とγ線による影響を摂食による内部被翅原基/全長翅原基/全長

（B）
（B）

ション・きぼう実験棟で行われた Rad Silk 計画

るβ線とγ線による影響を摂食による内部被ている． ばくと曝露されることによる外部被ばくの両面

ばくと曝露されることによる外部被ばくの両面から評価できる。
対照群（メス） 被ばく群（メス）から評価できる。
対照群（メス） 被ばく群（メス）参考文献
図 3．カイコ蛹の全長に対する翅原基長の比較
1）Hiyama, A.,, The biological impacts of

図 3 カイコ蛹の全長に対する翅原基長の比（A）オスの蛹の結果（検定： =0.76），
図 3 カイコ蛹の全長に対する翅原基長の比（B）メスの蛹の結果（検定： =0.16）
較
それぞれ縦軸が蛹全長に対する翅原基長の比を表して較
（ ）オスの蛹の結果（t 検定：p）、（ ）メいる．

the Fukushima nuclear accident on the palegrass blue butterﬂy. Scientiﬁc Reports, 2012,

82

翅原基
翅原基

（ ）オスの蛹の結果（t 検定：p）、（ ）メスの蛹の結果（t 検定：p）
スの蛹の結果（t 検定：p）
それぞれ縦軸が蛹全長に対する翅原基長それぞれ縦軸が蛹全長に対する翅原基長
海洋化学研究 第33巻第 2 号 令和 2 年 11 月の比を表している。の比を表している。の比2: 570.

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137

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