Research press release


Nature Communications

Archaeology: Insight into the evolution of vertebrate vision

視覚系の桿体と錐体、受容体の化石が初めて発見されたという報告が、今週掲載される。これは、3億年前に生息していた魚類Acanthodes bridgeiの化石であり、こうした視覚受容器が、脊椎動物の眼において少なくとも3億年間保存されており、A. bridgeiが色覚を有していた可能性が示されている。


今回、田中源吾たちは、石炭紀後期のハミルトン層(米国カンザス州)から出土したA. bridgeiという魚類の化石を調べた。A. bridgeiは、現生有顎魚類の最終共通祖先で、汽水域の非常に浅いところに生息していたと考えられている。このA. bridgeiの化石には、当時の体色、形状とユーメラニン(光を吸収する網膜色素)が保存されていた。

この化石には、眼の組織も保存されており、化石における鉱化した桿体と錐体の初めての記録となった。この化石の眼に桿体と錐体とメラニン色素が存在していることは、網膜運動活動(現生魚類に見られる光依存性の視覚、つまり、錐体による昼間視と感度の高い桿体による薄明視)が3億年前にすでに存在していたことを意味する。また、錐体の存在は、3億年前に生息していた魚類A. bridgeiが色覚を有していた可能性を示しているが、その証明にはオプシンという光受容体タンパク質の発見という決定的な証拠が必要だ。

The first discovery of fossilised rods and cones, receptors in the visual system, is reported online this week in Nature Communications. The discovery in a 300-million-year-old fish, called Acanthodes bridgei, indicates that these visual receptors have been conserved in vertebrate eyes for at least 300 million years and that the vertebrate in question could likely see in colour.

The evolution of vision in vertebrates is an important theme in the history of animal life, however, aside from the calcified lenses of fossilised arthropods, other parts of the visual system are not usually preserved in the fossil record because the soft tissue of the eye and brain decays rapidly days after death.

Gengo Tanaka and colleagues examined the fossilised remains of a fish called Acanthodes bridgei from the Upper Carboniferous Hamilton Formation in Kansas, USA. A. bridgei is the last common ancestor of modern jawed fishes and supposedly lived in quite shallow brackish waters. They find that the original colour, shape and presence of eumelanin (a retinal pigment that absorbs light) have been preserved in the fish.

They also find the preserved tissues of the eye, which provides the first record of mineralized rods and cones in a fossil. The existence of rods, cones and melanin pigments in the eye suggests that retinomotor activity (light dependent vision seen in fish today: daylight vision by cones and twilight vision by the more sensitive rods) probably already existed 300 million years ago. The presence of cones also indicates that the 300-million-year-old A. bridgei likely also possessed colour vision, although conclusive evidence would require the recovery of photoreceptor proteins called opsins.

doi: 10.1038/ncomms6920

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