市大ら,ヤツメウナギの松果体色感覚を解明

大阪市立大学と奈良女子大学は,哺乳類以外の脊椎動物において「第3の目」とも呼ばれる松果体の光感覚のメカニズムについてヤツメウナギを用いて解析し,異なる2種類の光受容タンパク質をそれぞれ含む2種類の光受容細胞を用いて色を感じるという,松果体色感覚の新規のメカニズム(2細胞システム)を発見した(ニュースリリース)。

人の色覚は,3種類の色(赤,緑,青)の光をキャッチする光受容タンパク質が異なる光受容細胞に存在し,それら異なる色の光を感じる細胞によりキャッチされた光情報が,複雑な神経回路により処理されることにより,色を見分ける。

一方,円口類,魚類や爬虫類などの脊椎動物では,目に加えて松果体でも色検出を行なう。具体的には,光に含まれる紫外(UV)光と可視光の比率を検出(色検出)している。

研究グループは,今回,脊椎動物の中で最も古くに枝分かれした円口類のヤツメウナギについてどのような松果体色検出システムを持っているのかを解析し,魚類や爬虫類のシステムと比較し,異なる2種類の光受容タンパク質をそれぞれ含む2種類の光受容細胞を用いて色を感じるという,松果体色感覚の新規のメカニズム(2細胞システム)を発見した。

魚類と爬虫類の松果体では,ヤツメウナギの場合とは異なり,上述の2種類の光受容タンパク質が一つの細胞にセットになって存在する1細胞システムにより色検出していることを既に明らかになっている。

今回の研究成果から,強い光の下では,1細胞システムの方が2細胞システムよりも明瞭な色検出が可能であることが明らかになり,現存する魚類や爬虫類がもつ1細胞システムは,もともと目と同じように2つの光受容タンパク質が別々の2細胞に別れていた2細胞システムが,1つの細胞中に融合したかのような進化を遂げた結果である可能性を示した。

すなわち,より多くの細胞を巻き込んで進化したとされる目の色検出のメカニズムの進化とは異なり,2細胞から1細胞の方向に進化したことを初めて提唱するものだという。

脊椎動物の松果体色検出システムが,どのような生理機能と関わるのかについては,実験的証拠はなく,現時点では推測の域を出ない。今回得られた進化に関わる洞察から,ヤツメウナギでは弱い光条件,魚類や爬虫類では比較的強い光環境において,視覚以外の光応答を行動実験などで比較することで,生理機能との関わりや2細胞システムと1細胞システムの意義などについても明らかにできる可能性があるとしている。

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