「ホタテ貝」という言葉は通常、ジューシーで丸い内転筋、つまりシーフードの珍味を連想させます。 そのため、ホタテ貝の殻を覆っているマントルの端に沿って最大200の小さな目があることは広く知られていません。 これらの軟体動物の目の複雑さはまだ明らかにされています。 Current Biologyに掲載された新しい研究では、ホタテの目には光に反応して膨張および収縮する瞳孔があり、これまで考えられていたよりもはるかに動的であることが明らかになっています。
カリフォルニア大学サンタバーバラ校の進化生物学者であるトッド・オークリーは、次のように述べています。
ホタテの目の光学系は、私たち自身の眼の器官とは非常に異なって設定されています。 光がホタテの目に入ると、瞳孔、レンズ、2つの網膜（遠位および近位）を通過し、眼の後ろにあるグアニンの結晶でできた鏡に到達します。 湾曲した鏡は光を網膜の内面に反射し、そこで神経信号が生成され、小さな内臓神経節または神経細胞のクラスターに送られます。主な仕事はホタテの腸と内転筋を制御することです。 ホタテの目の構造は、高度な望遠鏡に見られる光学システムに似ています。
長年、ホタテの目の物理学と光学系は困惑する問題を提起していました。 「目の主な網膜は、鏡に近すぎるため、ほぼ完全に焦点が合っていない光になります」と、サウスカロライナ大学の視覚科学者であり、新しい研究の主著者であるダン・スパイザーは言います。 言い換えれば、近位網膜上の画像はぼやけて焦点が合っていません。 「それは私にはとても不合理に思えます」とシュパイザーは言います。
新しい研究は、この謎にいくつかの光を当てます。 研究者たちは、ホタテの生徒は瞳孔の反応が私たちほど速くないにもかかわらず、開いたり閉じたりできることを発見しました。 ホタテガイの瞳孔の直径は最大で約50パーセント変化し、拡張または収縮には数分かかることがあります。 彼らの目には、私たちの目が持つような虹彩はありません。代わりに、角膜の細胞は、薄くて平らなものから背が高くて長くなることによって形を変えます。 これらの収縮は角膜自体の曲率を変化させ、ホタテの目が形を変えて光に反応する可能性を開き、網膜の近位に鮮明な画像を形成できるようにします。
アイオワ州立大学の視覚科学者であるジャンヌ・セルブは、「それにより、その眼の能力、そして最終的には生物がその環境を見るための解像度を持つことができるようになります」と言う。
現在、Speiserは、ホタテがミラーと目の全体の曲率を変更できるかどうかを理解するために取り組んでいます。これにより、画像の焦点をさらに調整できます。 「目の動的構造は、このようなミラーベースの目でできることのいくつかの新しい可能性を切り開きます」とシュパイザーは言います。
適応ミラーは、ホタテの目だけの謎ではありません。 「ホタテの目は、私たちの3倍のオプシンを持っていることがわかりました」とセルブは言います。 オプシンは、網膜の光受容細胞に見られる光感受性タンパク質で、光の電気化学信号への変換を媒介します。 科学者は、12個すべてのホタテ貝オプシンがすべてのホタテ貝の目で表現されているのか、目が視覚スペクトルの異なるチャネルで下位専門化されているのかを知りません。 一部のオプシンは近位網膜で発現し、他のオプシンは遠位網膜で発現する場合があります。
アイオワ州のセルブのチームは、ホタテ貝、アサリ、その他の動物のオプシンを研究しています。 二枚貝-蝶番で接続された2つの一致するカップ状の殻の内側に生息する軟体動物-は、ある種の眼を何度も進化させました。 いくつかのアサリは複眼、または複数の視覚単位を持つ眼さえ持っていますが、昆虫のよく知られている複眼とは異なります。 動物の外で異なるオプシンを研究することにより、セルブは吸収を測定し、最終的に異なる動物でどのように機能するかを理解できます。
目はおそらくすべての動物で少なくとも50または60倍進化しており、多くの場合、視覚の分子基盤-光信号を電気信号に変換するタンパク質-はかなり異なります。 「私にとっての大きな進化上の疑問は、これらのタンパク質がどのように進化して光をサンプリングするのかということです。 そして、動物が発生する可能性のあるさまざまな種類の光環境にどのように指定されるようになりますか？」セルビアは尋ねます。 彼女は、オプシンは、ほとんどの場合、目で使用される動物内の他の機能から再利用されていると考えています。
動物には眼の形態や光受容体の多様性がありますが、ビルディングブロック（眼の発達を制御する遺伝子）は非常に似ています。 たとえば、 Pax6は哺乳類の眼の発達に重要な発達遺伝子であり、ホタテの眼の発達に同様の役割を果たします。 最近の研究プレプリントで、Andrew SwaffordとOakleyは、これらの類似性は多くのタイプの眼が光誘発ストレスに反応して進化した可能性があるという事実を信じていると主張しています。 紫外線による損傷は、生物が保護しなければならない特定の分子変化を引き起こします。
「目を構築するために使用され、視力にも使用されるこれらすべてのコンポーネントが、これらの保護機能を備えていることは何度も驚くことでした」とオークリーは言います。 これらのコンポーネントの深い歴史には、UV放射による損傷の修復やUV損傷の副産物の検出など、光誘発ストレスへの応答を引き起こす遺伝的特性があります。 UV損傷の検出と応答に関与する一連の遺伝子が一緒に発現されると、それらの部分を新しい方法で組み合わせて目が見えるだけの問題になる可能性がある、と研究者は示唆しています。
「ストレスファクターは、これらのコンポーネントを最初にまとめることができます」とSwafford氏は言います。 「したがって、視覚につながるこれらのさまざまなコンポーネント間の相互作用の起源は、このストレス要因に起因するものです。 そして、色素や光受容体、水晶体細胞など、構成要素がそこにあると、自然選択が働き、それらを目の中に作り込みます。」
ホタテの目は、どのように作られても、いくつかの印象的な機能を備えており、内部鏡を歪ませて、望遠鏡のように光の焦点を合わせます。 次回、ニンニクのホタテ貝を楽しむときには、軟体動物があなたを見つめているのを想像しないでください。
