色覚の進化

色覚は、視覚感覚様相の近似適応であり、光の波長成分に基づいて光を区別することを可能にします。

検出感度の向上

単一の光色素から2つの異なる色素への切り替えという進化のプロセスは、初期の祖先に2つの点で感度上の利点をもたらしたと考えられます

第一に、新たな色素を加えることで、より広い範囲の電磁スペクトルを観察できるようになる。第二に、新たなランダムな接続が波長拮抗性を生み出し、新たな波長拮抗ニューロンは、波長拮抗性を持たないニューロンよりもはるかに高い感度を持つようになる。これは、一部の波長分布が抑制よりも興奮を優先する結果である。興奮と抑制はどちらも、第二の色素の形成過程における神経基質の特徴である。全体として、波長拮抗性による感度向上から得られる利点は、将来的な突然変異やさらなる改良による利用の機会を開くであろう。[ 1 ]

無脊椎動物

色覚には、異なる吸光ピークを持つ多数のオプシン分子が必要であり、節足動物の祖先には少なくとも3つのオプシンが存在していました。今日の鋏角類とパン甲殻類は色覚を持っています。[ 2 ]

脊椎動物

色覚色素を担うオプシン遺伝子を研究している研究者たちは、鳥類、爬虫類、硬骨魚類に4つの光色素オプシンが存在することを長い間知っていました。[ 3 ]これは、両生類と有羊膜類の共通祖先（約3億5000万年前）が四色型視覚、つまり4次元の色を見る能力を持っていたことを示しています。[ 4 ]

哺乳類

今日、ほとんどの哺乳類は二色型視覚を有しており、これは赤色と緑色の二色覚異常（赤緑色覚異常）に相当します。そのため、哺乳類は紫、青、緑、黄色の光を見ることができますが、紫外線や濃い赤色の光は見ることができません。[ 5 ] [ 6 ]これはおそらく、小型で夜行性で穴を掘っていた 最初の哺乳類の祖先の特徴であったと考えられます

6600万年前の白亜紀-古第三紀の大量絶滅の際、哺乳類が絶滅を生き延びることができたのは、おそらくその穴掘り能力のおかげだったと考えられます。当時の哺乳類種は既に分化が始まっていましたが、それでも一般的に小型で、トガリネズミと同程度でした。この小型さは、保護された環境で隠れ場所を見つけるのに役立ったと考えられます。

単孔類と有袋類

初期の単孔類、有袋類、有胎盤類の一部は半水生または穴掘り性であったと推定されています。これは、今日でもそのような習性を持つ哺乳類の系統が複数存在するためです。穴掘り性または半水生の哺乳類は、白亜紀-古第三紀境界の環境ストレスからさらに保護されていたと考えられます。[ 7 ]しかし、そのような種の多くは、爬虫類、鳥類、両生類など、当時の非哺乳類脊椎動物種と比較して、明らかに色覚が乏しかったようです

霊長類

古第三紀の初め以来、生き残った哺乳類は適応放散によって穴を掘る生活から外の世界へと移動し、大型化しました。しかし、ほとんどの種は比較的弱い色覚を維持していました。例外として、一部の有袋類（おそらく元の色覚を維持していた）と一部の霊長類（ヒトを含む）が挙げられます。霊長類は、哺乳類の目として、古第三紀の初め頃に出現し始めました

霊長類は、哺乳類の標準よりも優れた色覚を発達させるという非常に高い進化圧力を受け、遺伝子複製のメカニズムによって、それ以来三色型色覚を再発達させてきました。樹上性霊長類は、赤色[ 8 ]とオレンジ色を認識する能力により、それらを緑色と区別することができます。これは、霊長類にとって特に重要であり、赤色やオレンジ色の果実、そして赤色やオレンジ色のカロテノイドがまだクロロフィルに覆われていない、栄養豊富な新芽を認識する上で重要です。

別の説としては、皮膚の紅潮を感知し、それによって気分を判断することが霊長類の三色型視覚の発達に影響を与えた可能性があるという説があります。赤色は、色彩心理学の記事で論じられているように、霊長類と人間の行動に他の影響も及ぼします。[ 9 ]

現在、類人猿のうち、狭鼻類（旧世界ザルと類人猿、ヒトを含む）は一般的に三色型であり、つまりオスとメスの両方が短波、中波、長波の光に敏感な3つのオプシンを持っている[ 4 ]。一方、広鼻類霊長類（新世界ザル）では、三色型はごくわずかである[ 10 ] 。

タイムライン

Biological Reviewsに掲載された新しい研究では、動物の色覚は約5億年前に出現したと提唱されています。このタイムラインは、顕花植物、色鮮やかな脊椎動物、節足動物など、多くの鮮やかな色の生物の出現に先行しています。この研究は、色を知覚する能力は、環境中に色彩豊かな刺激が広く出現する前に発達したことを示唆しています。[ 11 ]

この発見は、色覚の発達をもたらした進化圧力に関する重要な疑問を提起するため、科学者の間で関心と議論を巻き起こしました。初期の色覚は、色彩の乏しい世界においても、採餌、配偶者の選択、捕食者の回避といった活動に利用されていた可能性があります。[ 11 ]

参照

参考文献

  1. ^ Gagin, G.; Bohon, KS; Butensky, A.; Gates, MA; Hu, JY.; Lafer-Sousa, R.; Pulumo, RL; Qu, J.; Stoughton, CM; Swanbeck, SN; Conway, BR (2014). 「アカゲザルとヒトの色覚閾値」 . Journal of Vision . 14 (8): 12– 26. doi : 10.1167/14.8.12 . PMC  4528409. PMID 25027164 
  2. ^小柳正人;永田哲也;加藤和也ヤマシタ、S.徳永 文 (2008)。 「ハエトリグモの複数のオプシン遺伝子から推定される節足動物の色覚の分子進化」。分子進化ジャーナル。66 (2): 130–137。Bibcode : 2008JMolE..66..130K。土井：10.1007/s00239-008-9065-9。PMID 18217181。S2CID 23837628。  
  3. ^横山 誠、BF ラドルウィマー. 2001. 脊椎動物における赤と緑の色覚の分子遺伝学と進化. アメリカ遺伝学会誌. 158: 1697-1710.
  4. ^ a b Bowmaker, JK (1998). 「脊椎動物の色覚の進化」 . Eye . 12 ( 3b): 541– 547. doi : 10.1038/eye.1998.143 . PMID 9775215. S2CID 12851209 .  
  5. ^ Carroll, Joseph; Murphy, Christopher J.; Neitz, Maureen ; Hoeve, James N. Ver; Neitz, Jay (2001年8月1日). 「馬の二色性色覚における光色素基盤」 . Journal of Vision . 1 (2): 80– 87. doi : 10.1167/1.2.2 . PMID 12678603. 2018年4月23日閲覧– jov.arvojournals.orgより. 
  6. ^ 「アーカイブコピー」（PDF） 。 2015年8月7日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2015年6月29日閲覧。{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク)
  7. ^ Robertson DS, McKenna MC, Toon OB, Hope S, Lillegraven JA (2004). 「新生代最初の数時間の生存」(PDF) . GSA Bulletin . 116 ( 5–6 ): 760– 768. Bibcode : 2004GSAB..116..760R . doi : 10.1130/B25402.1 . 2016年1月6日閲覧。
  8. ^ Dulai, KS; von Dornum, M.; Mollon, JD; Hunt, DM (1999). 「新世界および旧世界霊長類におけるオプシン遺伝子重複による三色型色覚の進化」 . Genome Research . 9 (7): 629– 638. doi : 10.1101/gr.9.7.629 . PMID 10413401. S2CID 10637615 .  
  9. ^ダイアナ・ワイダーマン、ロバート・A・バートン、ラッセル・A・ヒル著『スポーツと競争における進化論的視点』ロバーツ著（2011年）。ロバーツ、S・クレイグ編『応用進化心理学』オックスフォード大学出版局。doi: 10.1093 / acprof : oso / 9780199586073.001.0001。ISBN 978-0-19-958607-3。
  10. ^ Surridge, AK, D. Osorio. 2003. 霊長類における三色型色覚の進化と選択. Trends in Ecol. and Evol. 18: 198-205
  11. ^ a b Novak, Sara (2024年12月12日). 「色覚かカラフルなものか、どちらが先に生まれたのか？」 Scientific American . 2024年12月13日閲覧。
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