Research press release

古生物学:三葉虫の生活様式の手掛かりをもたらした4億2900万年前の眼球の化石

Scientific Reports

Palaeontology: 429-million-year-old eye provides a view of trilobite life

4億2900万年前の三葉虫の眼球の化石の内部構造が、現生ミツバチの眼球の内部構造とほとんど同じであることを明らかにした論文が、Scientific Reports に掲載される。この新知見は、多くの現生昆虫や現生甲殻類の視覚の原理が、少なくとも5億年前から変わっていないことを示唆している。

今回、Brigitte SchoenemannとEuan Clarksonは、デジタル顕微鏡を用いて、1846年にロジェニツェ(チェコ共和国)近郊で発見された三葉虫 (Aulacopleura koninckii)の化石を再調査した。この化石は、高さ1~2ミリメートルで、後頭部に2つの突出した半楕円形の眼があり、そのうちの1つは脱落していた。Schoenemannたちは、この眼球の化石の内部構造のいくつかが、多くの現生昆虫や現生甲殻類の複眼の内部構造と類似していることを報告している。その1つが、個眼(直径35マイクロメートル)という視覚ユニットで、個眼には、感桿という透明な管の周りに集まった光検出細胞が含まれている。Schoenemannたちは、個々の個眼を取り囲む暗色の輪が色素細胞からできており、この色素細胞が、個眼と個眼の間の障壁として作用していたという考えを示している。個眼の上には、分厚い水晶体に加えて、Schoenemannたちが薄い円錐晶体と考える化石 があった。この円錐晶体を通過して、光が感桿に集束すると考えられる。

この個眼のサイズが小さいことから、A. koninckiiが明るい浅瀬に生息し、日中に活動していた可能性が非常に高いと示唆される。水晶体の直径が小さい方が、明るい条件下で光を効率的に集められるからだ。また、個眼と個眼の間に色素細胞の障壁が存在したことから、この三葉虫が現生の多くの昆虫や甲殻類の複眼と同様に、個々の個眼が全体像の小さな部分に寄与するモザイク視覚を有していたことが示唆されている。

以上の知見は、多くの複眼の構造と機能が、古生代(5億4200万~2億5100万年前)以降ほとんど変化していないことを示唆するとともに、古代の三葉虫の生活様式を解明する手掛かりになっている。

The internal structure of a 429-million-year-old fossilized trilobite eye is almost identical to that of modern bees, according to a study published in Scientific Reports. The findings suggest that the principles of vision in many insects and crustaceans today are at least half a billion years old.

Brigitte Schoenemann and Euan Clarkson used digital microscopy to re-examine a fossilized trilobite (Aulacopleura koninckii) that was discovered in 1846 near Loděnice, Czech Republic. The fossil is 1–2 millimetres high,with two protruding semi-oval eyes on the back of its head, one of which has broken off. The authors report a number of internal structures that are similar to those of the compound eyes of many modern insects and crustaceans, including their visual units known as ommatidia (measuring 35 micrometres in diameter) that contain light-detecting cells grouped around a transparent tube called a rhabdom. The authors propose that a dark ring surrounding each individual visual unit is made from pigment cells that acted as barriers between them. Each visual unit is topped with a thick lens and the remains of what the authors suggest is a flat crystalline cone that light passed through before being focused onto the rhabdom.

The small size of its visual units indicates that A. koninckii lived in bright, shallow waters and was probably active during the day, as smaller diameter lenses are efficient at capturing light under bright conditions. The presence of pigment cell barriers between visual units suggests that the trilobite had mosaic vision with each visual unit contributing a small portion of the overall image, similar to the compound eyes of many modern insects and crustaceans.

The findings suggest that the structure and function of many compound eyes has remained mostly unchanged since the Palaeozoic era (542–251 million years ago) and provide insights into the life of an ancient trilobite.

doi: 10.1038/s41598-020-69219-0

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