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ヤモリの眼

まずは、タイトルの話から始めましょう。”Gecko’s Eyes” というのは、「ヤモリの眼」という意味です。ちょっと変わったサイトにしたかったので、ちょっと変わった名前がいいなあと思ってつけた名前ですが…

Gecko’s eyes see colors in the dark.

“ヤモリの眼は闇の中に色を見る”

上の方に書いてあるなんだか思わせぶりなこのフレーズ、実はこれは比喩でもなんでもなく本当の話。ある種の夜行性のヤモリは暗い所でも色彩を見分ける能力を持っています。実は、これは驚くべきことです。人間を初めとする多くの生物では、色彩を見分ける能力と、暗い所でものの形を見分ける能力は両立できません。夜行性のヤモリはなぜかこの不思議な能力を持っているんです。

ヘルメットヤモリ (Helmeted Gecko). image:Public Domain (via Wikimedia Commons)

 

人間を含むほとんどの動物は2種類の視細胞を持っています。ひとつめは錐体細胞(すいたいさいぼう)、この細胞は色を見分けることができる代わりに感度が低く、暗い所ではほとんど働きません。もうひとつは桿体細胞(かんたいさいぼう)、逆にこちらは色を感じることができない代わりに感度が高く、暗い所で活躍します。人間は暗い所ではモノの形は分かっても、色を見分けることはできません。同じように、夜目が利く生き物はたいてい桿体細胞が発達していて、暗い所でも活動できる代わりに、色を見分けるのはあまり得意ではありません。

でも、夜行性のヤモリはその例外。なぜなんでしょうか?

実は、夜行性のヤモリは、他の生物が暗い所で使っている桿体細胞を持っていません。つまりヤモリは、本来明るいところでしか役に立たないはずの錐体細胞を暗い所で使っているんです。スウェーデンのランド大学、リナ・ロス博士(Lina S V Roth)率いるチームは、2004年の研究で、夜行性のヘルメットヤモリは桿体細胞を持っていない代わりに、錐体細胞が人間の350倍もの感度を持っていて、暗い所でも色を見分けることができることを実験で確認しました。どうやら、夜行性のヤモリは、驚くほど感度のいい錐体細胞を持っているようです。ヤモリすげえ!

…と、話はこれで終わりじゃありません。むしろここからが本題、最近の研究でヤモリの目はこの能力を最大限に発揮するために実に巧妙な構造を持っていることが分かってきました。それは瞳が光を集める仕組み、レンズの構造と関係しています。

暗いところでたくさん光を集めるためには、なるべく大きいレンズを使ってあげる必要があります。これは天体望遠鏡でも同じですね。実際、夜行性のヤモリは、昼行性のヤモリより大きな瞳を持っています。しかし、ただレンズを大きくするだけでは焦点距離 ― レンズと網膜の距離が長くなってしまい、網膜に像を結ばなくなってしまいます。これを防ぐには焦点距離の短いレンズ、つまり厚いレンズを使わなければなりません。でも、ここに問題が…

レンズが厚くなると、「色収差」とよばれる現象が起きて像がにじんでしまいます。これはごく普通のカメラや望遠鏡などでも起きる現象。安いレンズを使ったカメラだと、被写体のエッジの部分に色がずれたようなにじみが出ることがありますよね。あれが色収差です。

上:色収差なし、下:色収差あり image: Public Domain (via Wikimedia Commons)

これは、光の波長によって屈折率が違うために起きる現象です。プリズムを思い出してください。プリズムを通すと光が七色に別れて見えますが、あれと同じことが目の中のレンズにも起きてしまうんです。言い換えると、これは赤い色と青い色ではピントの合う距離が違う、ということです。レンズが薄ければ、この効果はほとんど出ません。しかし、レンズが厚くなるとこの効果が強くなって、像がにじんでしまうんです。

image:Public Domain (via Wikimedia Commons)

望遠鏡やカメラのレンズなどでは、レンズを複数組み合わせて色収差を補正しています。また、目の大きさに対してレンズがさほど厚くならない昼行性の生き物では色収差はほとんど問題になりません。例えば人間とか。

実は、人間の目にも色収差はあります。ただ、人間の瞳のレンズの色収差はごくわずかで、瞳の調節機構でカバーできてしまうため、普段ほとんど気づくことはありません。たとえば、人間の目には、同じ距離に置いた青いものと赤いものでは、青いものは遠く、赤いものは近くに見えます。これは人間の目が色収差を補正する時に微妙に焦点距離を変えているために起きる錯覚です。

夜行性のヤモリの場合、レンズが厚いために、瞳の調節機構ではこのずれを補正し切れません。では、彼らはどうやって色収差を補正しているんでしょうか?あるいは、かれらは、ぼやけた視界しか持っていないのでしょうか?

先の研究を行ったリナ・ロス博士(Lina S V Roth)による、新たな研究で実は夜行性のヤモリはとても巧妙な補正システムを持っていることが明らかになりました。どうやら彼らは1枚で複数の焦点距離をもつレンズを持っているようです。ヤモリの瞳を特殊な計測器にかけたところ、そのレンズは球面ではなく、場所によって焦点距離が違う非球面レンズになっていました。そう、言ってみれば遠近両用めがねと同じ。どうやら、これによってヤモリは厚いレンズを持っているにもかかわらず、広い波長の範囲で焦点を結ぶことができるようです。しかも、遠いところからすぐ近くまでピントが合わせられるというおまけ付き(遠近両用ですからね)。ヤモリすげえ!

なぜ彼らが、こんな特殊な能力を持つに至ったのか、詳しいことはよくわかっていませんが、おそらく進化の過程で、いったん昼間の生活に適応して桿体細胞を失ったあと、一部が夜行性になり残った錐体細胞で暗いところを見る能力を身に着けたのではないか、と考えられています。

ちなみに、このサイトに住み着いている緑のヤモリはヒルヤモリ(Day Gecko)。その名の通り昼間に活動するヤモリで夜目は利きません。いきなり看板に偽りありですねえ…

というわけで、Gecko’s Eyes 始まります。どうぞごひいきに。

References

Nocturnal colour vision in geckos. (PubMed Central)

The pupils and optical systems of gecko eyes (Journal of Vision)

‘Gecko vision’: Key to the multifocal contact lens of the future? (Physorg.com)

File:Helmetedgecko-4.jpg (Wikimedia Commons)

色収差 ( Wikipedia)