「ホタテ」というと、普通はジューシーで丸い内転筋という魚介類の珍味のようなものを思い浮かべる。 そのため、ホタテの貝殻を覆う外套膜の端に、200個もの小さな目があることはあまり知られていない。 この軟体動物の目の複雑な仕組みは、現在も解明されつつある。 Current Biologyに掲載された新しい研究により、ホタテの目には、光に反応して拡張・収縮する瞳孔があり、これまで考えられていたよりもはるかにダイナミックであることが明らかになりました」
カリフォルニア大学サンタバーバラ校の進化生物学者トッド オークリーは、「このホタテの目がどれほど複雑で機能しているか、分かってきたことが驚くばかりです。 ホタテの目に光が入ると、瞳孔、レンズ、2つの網膜（遠位と近位）を通過し、目の奥にあるグアニンの結晶でできた鏡に到達します。 湾曲した鏡は網膜の内面に光を反射させ、そこで神経信号が発生し、ホタテの腸と内転筋を制御することを主な仕事とする小さな内臓神経節（神経細胞の集まり）へ送られる。 ホタテの目の構造は、高度な望遠鏡に見られる光学系に似ています。
長年、ホタテの目の物理と光学は、不可解な問題を提起してきました。 サウスカロライナ大学の視覚科学者であり、新しい研究の主執筆者であるダン・スピーサーは、「目の中の主な網膜は、鏡に近すぎるため、ほとんど完全に焦点が合っていない光を受け取ります」と述べています。 つまり、近接した網膜に映る画像は、ぼやけて焦点が合わないのです。 「それは私にはとても理不尽に思えます」と、Speiserは言います。
新しい研究は、この謎に光を当てています。 研究者らは、ホタテガイの瞳孔は開いたり縮んだりすることができることを発見したが、その瞳孔の反応は私たちのものほど速くはないのである。 ホタテの瞳孔の直径は最大でも50％程度変化し、拡張や収縮には数分かかるという。 彼らの目は、私たちの目のように虹彩がなく、角膜の細胞が薄く平らなものから高く長いものへと形を変えていく。 この収縮は角膜の曲率そのものを変えることができるため、ホタテの眼が形を変えて光に反応し、近接した網膜に鮮明な画像を形成できる可能性が出てきたのです。
適応型鏡は、ホタテの目の唯一の謎ではありません。 「ホタテの目には、私たちの3倍ものオプシンがあることがわかりました」と、セルブは言います。 オプシンは網膜の視細胞に存在する光感受性タンパク質で、光を電気化学的なシグナルに変換する働きをする。 12種類のオプシンがすべてのホタテガイの眼に発現しているのか、あるいは視覚スペクトルの異なるチャンネルに特化しているのかは不明である。 あるオプシンは近位網膜で発現し、別のオプシンは遠位網膜で発現しているかもしれません。
アイオワ州立大学のサーブのチームは、ホタテやアサリ、その他の動物でオプシンを研究しています。 二枚貝は、蝶番でつながった2つのカップ状の殻の中で生活する軟体動物で、何度も何らかの形で目を進化させてきました。 昆虫の複眼とは異なるが、複眼を持つ貝もいる。 セルブは、動物の外でさまざまなオプシンを研究することにより、その吸収を測定し、最終的に異なる動物でどのように機能するかを理解することができます。
目はおそらくすべての動物で少なくとも50～60回進化しており、多くの場合、視覚の分子基盤（光信号を電気信号に変換するタンパク質）はかなり変化しています。 「私にとっての大きな進化上の疑問は、これらのタンパク質がどのように進化して光をサンプリングするようになったのか、ということです。 そして、動物が存在しうるさまざまな種類の光環境に対して、どのように特定されるようになるのでしょうか? とサーブは問いかけています。 ほとんどの場合、オプシンは、動物の他の機能から目に使われるように再利用されていると、彼女は考えています。
動物によって目の形態や視細胞は多様ですが、目の発達を制御する遺伝子という構成要素は驚くほどよく似ています。 例えば、Pax6は哺乳類の眼の発生に重要な発生遺伝子であり、ホタテの眼の発生でも同様の役割を担っている。 アンドリュー・スワフォードとオークリーは、最近の研究プレプリントの中で、こうした類似性は、多くの種類の目が光によるストレスに反応して進化してきた可能性を裏付けていると論じている。 紫外線によるダメージは、生物が防御しなければならない特定の分子変化を引き起こします。
「目を作るために使われ、視覚にも使われるこれらのコンポーネントすべてが、何度も何度も、こうした保護機能を持っていることは、とても意外でした」とオークリー氏は言います。 これらの構成要素の深い歴史には、紫外線による損傷の修復や紫外線損傷の副産物の検出など、光誘発性ストレスに対する反応を引き起こす遺伝形質があります。 紫外線ダメージの検出と反応に関与する一連の遺伝子が一緒に発現すれば、あとはそれらの部品を新しい方法で組み合わせるだけで目ができるかもしれないと、研究者は示唆しています。
「ストレス因子は、おそらく初めてこれらの構成要素をまとめることができます」とスワフォードは述べています。 「そして、視覚につながるこれらの異なる構成要素間の相互作用の起源は、このストレス因子に起因することが多いのです。 そして、色素や視細胞、水晶体など、いったん構成要素が揃うと、自然淘汰が働いて、目に精巧に作られるのです」
どのように作られたにせよ、ホタテの目は、内部の鏡を歪めて望遠鏡のように光の焦点を合わせるという、素晴らしい機能性を備えています。 今度ガーリックホタテを食べるときは、軟体動物が自分を見つめているところを想像しないようにしましょう。
