チョウ類色覚の生理生態学―シロチョウ科における赤受容システムの適応的意義

ミツバチに代表されるように,多くの昆虫は紫外,青,緑に分光感度の極大をもつ3種類の視細胞で色覚を構成している。しかし,アゲハ(Papilio xthus)やモンシロチョウ(Pleffs rapae)などのチョウ類では紫外,青,緑以外に紫や赤の領域に感度極大をもつ視細胞が見つかっており,多彩な世界を見ていることがわかってきている。私は,昆虫色覚の進化の過程で,なぜチョウ類が多様な視細胞を獲得してきたのか,そして,多様な視細胞をどのような行動に利用しているのかを明らかにしたいと考え,本研究ではモンシロチョウと同じシロチョウ科のモンキチョウの色覚に注目した。まず,私は電気生理学的手法を用いて,各視細胞の分光感度の同定を目指した。結果,雌雄ともに視細胞の分光感度は紫外,青,緑,赤に大別された。紫外,青,緑受容細胞は遠位視細胞(R1-4),赤受容細胞は近位視細胞(R5-8)だった。視細胞分光感度の性差は主に青と赤受容細胞に見られた。解剖学的性差や感桿の構造,視物質の吸収を考慮し視細胞の分光感度の生成機構を明らかにするために,光学モデルを作成して各視細胞に吸収される光束を計算した。その結果,青受容細胞の性差は蛍光色素の性差により生成されることがわかった。さらに,研究の過程でこれまでに見つかっていなかった視物質を発見することもできた。一方,各個眼の近位視細胞はすべて赤受容細胞だったが,雄では全個眼で分光感度の極大が660nmであるのに対し,雌ではタイプI・II・IIIの感度極大がそれぞれ640,620,660nmだった。私は,感桿周囲の赤色色素がメスとオスでは異なり,3種類ある個眼のうち,タイプII個眼の色素だけがメスでは薄いことを発見した。この感桿周囲赤色色素の濃淡が,長波長領域における視細胞便好感度の雌雄差の要因であると考えられる。なお,感度極大が660nmの赤は昆虫界最長波長受容細胞である。

ミツバチに代表されるように,多くの昆虫は紫外,青,緑に分光感度の極大をもつ3種類の視細胞で色覚を構成している。しかし,アゲハ(Papilio xthus)やモンシロチョウ(Pleffs rapae)などのチョウ類では紫外,青,緑以外に紫や赤の領域に感度極大をもつ視細胞が見つかっており,多彩な世界を見ていることがわかってきている。私は,昆虫色覚の進化の過程で,なぜチョウ類が多様な視細胞を獲得してきたのか,そして,多様な視細胞をどのような行動に利用しているのかを明らかにしたいと考え,本研究ではモンシロチョウと同じシロチョウ科のモンキチョウの色覚に注目した。まず,私は電気生理学的手法を用いて,各視細胞の分光感度の同定を目指した。結果,雌雄ともに視細胞の分光感度は紫外,青,緑,赤に大別された。紫外,青,緑受容細胞は遠位視細胞(R1-4),赤受容細胞は近位視細胞(R5-8)だった。視細胞分光感度の性差は主に青と赤受容細胞に見られた。解剖学的性差や感桿の構造,視物質の吸収を考慮し視細胞の分光感度の生成機構を明らかにするために,光学モデルを作成して各視細胞に吸収される光束を計算した。その結果,青受容細胞の性差は蛍光色素の性差により生成されることがわかった。さらに,研究の過程でこれまでに見つかっていなかった視物質を発見することもできた。一方,各個眼の近位視細胞はすべて赤受容細胞だったが,雄では全個眼で分光感度の極大が660nmであるのに対し,雌ではタイプI・II・IIIの感度極大がそれぞれ640,620,660nmだった。私は,感桿周囲の赤色色素がメスとオスでは異なり,3種類ある個眼のうち,タイプII個眼の色素だけがメスでは薄いことを発見した。この感桿周囲赤色色素の濃淡が,長波長領域における視細胞便好感度の雌雄差の要因であると考えられる。なお,感度極大が660nmの赤は昆虫界最長波長受容細胞である。