節足動物色覚に関する国際共同研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10044090
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 蟻川 謙太郎 横浜市立大学, 理学部, 助教授 (20167232)
• 研究分担者: 関 隆晴 大阪教育大学, 教育, 助教授 (50171327)
• キーワード: チョウ / 複眼 / タペータム / 台湾 / 分光感度 / 比較生理学 / 落射照明顕微鏡

研究概要

本研究では、アゲハ複眼で見い出された個眼の多様性とランダム分布が、他種のチョウ類でも一般的に見られるものかを調べることを第1の目的とした。仮に個眼多様性とランダム分布がチョウ類一般に見られるものだとすると、この性質が色覚と非常に深い関係にあることが予測される。そこで、アゲハ以外の種でも同様な研究を行なって、比較生物学的観点から色覚系構築の一般原理を探ることが不可欠である。そこで第2の目的として、これからの詳細な研究の対象とすべき種の選定を、慎重に行なうことを掲げた。
本年は、個眼多様性を調べるのにタペータム反射という現象を使った。個眼最奥部には、気管でできた反射層板がある。この構造がタプータムで、そこから反射されて複眼外に射出される光をタペータム反射と呼ぶ。タペータム反射は、入射光が個眼光路を往復してもなおかつ吸収されずに残った光である。従って、もしタペータム反射の性質に個眼間でなんらかの差があれば、それは個眼内の吸光構造に差があることを示す。もちろん、タペータム自体に何か差があれば、それも加味される。そこで本年8月、チョウ類が特に豊富な台湾を訪れ、台北近郊の頭城農場に同軸落射照明顕微鏡を持ち込み、タペータム反射を徹底的に"採集"した。野外から約50種類のチョウ類を集め、生きた状態で同軸落射照明顕微鏡にセットし、タペータム反射を観察・撮影した。その結果、観察した全ての種で、タペータム反射の強度や波長分布に多様性があった。また、異なるタイプの個眼は必ずランダムに分布していた。すなわち、アゲハでみられた個眼多様性とランダム分布はチョウ類に広く見られる特徴があることがわかった。この結果に基づき、個眼多様性の程度、入手や実験操作の難易度などを勘案して、より詳細な研究に供する種として、モンシロチョウ、スジグロシロチョウ、ヨーロッパジャノメ、ヤマトシジミを選定した。

研究成果

• [文献書誌] Kitamoto J,Sakamoto K,Ozaki K,Mishina Y,Arikawa K: "Two visual pigments in a single photorecptor cell:Identification and histological localization of three mRNAs encoding visual pigment opsins in the retina of the butterfly Papilio xuthus."J Exp Biol. 201. 1255-1261 (1998)
• [文献書誌] Oberwinkler J,Stavenga DG: "Light dependence of calcium and membrane potential measured in blowfly photoreceptors in vivo."J Gen Physiol. 112. 113-124 (1998)
• [文献書誌] Arikawa K,Mizuno S,Scholten DGW,Kinoshita M,Seki T,Kitamoto J,Stavenga DG: "An ultraviolet absorbing pigment causes a narrow-band violet receptor and a single-peaked green receptor in the eye of the butterfly Papilio."Vision Res. 39. 1-8 (1999)
• [文献書誌] Kinoshita M,Shimada N,Arikawa K: "Colour vision of the foraging swallowtail butterfly Papilio xuthus."J Exp Biol. 202. 95-102 (1999)
• [文献書誌] Arikawa K,Scholten DGS,Kinoshita M,Stavenga DG: "Tuning of photoreceptor spectral sensitivities by red and yellow pigments in the butterfly Papilio xuthus"Zool Sci. 16. 17-24 (1999)
• [文献書誌] Postma M,Oberwinkler J,Stavenga DG: "Does Ca^<2+> reach millimolar concentrations after single photon absorption in Drosophila photoreceptor microvilli?"Biophys J. 77. 1811-1823 (1999)
• [文献書誌] Arikawa K,Kinoshita M,Kitamoto J,Stavenga DG: "Color vision and retinal randomness of the Japanese yellow swallowtail butterfly,Papilio xuthus:In Biophysics on Vision:The Approach of Biophysics and Neurosciences."World Scientific (in press).
• [文献書誌] Stavenga DG,Oberwinkler J,Postma M: "Molecular mechanisms in visual transduction.Modeling primary visual processes in insect photoreceptors.In:(2000) Handbook of Biological Physics,volume 3 (Stavenga DG,de Grip WJ,Pugh Jr,EN,eds)."Elsevier (in press).