Research press release

【進化】眼の化石に新たな見方

Nature

Evolution: A new view on old eyes

節足動物に光を遮蔽するメラニン色素があったことを示す最も古い記録が、5400万年前のガガンボの眼の化石から得られた。この発見について報告する論文が、今週掲載される。この眼の化石のさらなる分析では、ガガンボの眼の構造が化石生成過程でどのように変化したのかも明らかになった。この新たな知見で、他の化石化した節足動物(三葉虫など)の眼の構造に関するこれまでの解釈を見直す必要が生じる可能性がある。

昆虫や甲殻類などの節足動物に見られる複眼は、動物界で最も一般的な視覚器だ。複眼の進化の歴史は、少なくとも5億2000万年前にさかのぼり、初期の複眼の例を研究することで、節足動物の眼の視覚能力に関する手掛かりが得られる可能性がある。

今回、Johan Lindgrenたちのグループは、デンマークで見つかった5400万年前のガガンボの眼の化石の組成と微小解剖を研究し、現生種のガガンボの眼と比較して、化石生成過程で複眼がどのように変化したのかを調べた。その結果、化石標本と現生種の標本のいずれからもユーメラニン色素の証拠が観察された。この色素は、光受容体を光から保護する遮蔽体として機能している可能性がある。

ガガンボの眼の化石には、水晶体構造が石灰化した徴候が見られ、Lindgrenたちは、眼を保護し、視覚に関与するキチン質の組織が石灰化したものとする見方を示している。一部の絶滅した節足動物において、この石灰化が生きている間に起こっていた可能性が先行研究で示唆されているが、Lindgrenたちは、そのような鉱化作用があれば、視力障害が生じた可能性があり、むしろ、カルシウムの沈着は、化石の保存過程で生じたアーティファクトだとする考えを提唱している。今回の研究で得られた知見により、最古の節足動物群の1つである三葉虫の石灰化した眼に関する長年の仮説を再考する必要があるかもしれない。

The fossilized eyes of 54-million-year-old crane-flies offer the first known record of a melanin light-screening pigment in any arthropod. This discovery is reported in Nature this week. Additional analyses reveal how structures of the crane-fly eye are altered by the fossilization process, which indicates that previous interpretations of the eye structures of other fossilized arthropods, such as trilobites, may need to be reassessed.

Compound eyes, found in arthropods such as insects and crustaceans, are the most common visual organs seen in the animal kingdom. These eyes have an evolutionary history that dates back at least 520 million years; studying early examples can offer insights into the visual capacity of arthropod eyes.

Johan Lindgren and colleagues study the composition and microanatomy of 54-million-year-old crane-fly eyes from Denmark, and compare them with those of modern crane flies to determine how the fossilization process alters compound eyes. They observe evidence of eumelanin - a pigment that could serve as a shield to protect photoreceptors from light - in both the fossilized and modern specimens.

The fossilized eyes show signs of calcification on the lens structures, which the authors suggest replaced chitin, a material that protects the eye and is involved in vision. Previous studies have suggested that, in some extinct arthropods, this calcification may have occurred in life, but the authors propose that such mineralization may have impaired vision. Instead, they propose that calcium deposits are an artefact of the preservation of fossils. This finding implies that long-standing hypotheses of calcified eyes in trilobites, one of the earliest known groups of arthropods, may require reconsideration.

doi: 10.1038/s41586-019-1473-z

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