ウミヘビの中には、実は色盲ではない種もいるかもしれない

環形ウミヘビにとって、素晴らしい色彩の世界を見ることは、常に可能だったわけではない。オーストラリアやアジアの海を歩き回るこれらの有毒ウミヘビは、かつては色覚を失っていたが、ゲノムに関する新たな研究により、過去1億年の間に、より幅広い色彩を見る能力を取り戻した可能性があることが明らかになった。この研究結果は、オックスフォード大学出版局が発行する「ゲノム生物学と進化」誌に7月12日発表された。

[関連:ヘビのいない場所へのガイド]

動物の場合、通常の色覚は主に視覚オプシンと呼ばれる遺伝子によって決定されます。両生類、爬虫類、哺乳類を含むグループである四肢動物が進化するにつれて、オプシン遺伝子の複数の喪失が発生しました。新しいオプシン遺伝子の出現は、それらを失うことよりもはるかにまれです。2020年の研究では、南米で発見されたヘリコプス属の半水生ヘビのいくつかの種が、これらのオプシン遺伝子を取り戻すことが知られている唯一のヘビであることがわかりました。

「ヘビの原種である祖先のヘビは、約1億1000万年前に高度な色覚能力を失いました。これは、視覚が制限される薄暗い環境に生息していたためと考えられます」と、研究の共著者であり、アデレード大学博士課程の学生で海洋生物学者のアイザック・ロゼッテオ氏はPopSciに語っている。

この祖先のヘビの種は陸上に生息し、後にウミヘビを含むすべてのヘビの種に進化しました。色覚の遺伝子が失われると、非常に限られた範囲の色しか認識できなくなりました。しかし、コブラ科の子孫の一部が変化し始めたため、この状況も変化し始めたようです。過去 2,500 万年の間に、2 つのコブラ科の系統が陸上環境から海洋環境に移動しました。

環状ヘビのゲノムの完全配列が得られたことで、オーストラリアのアデレード大学、イギリスのプリマス大学、ベトナム科学技術アカデミーのチームは、生態学的に異なる5種のコブラ科ヘビの視覚オプシン遺伝子を調べた。コブラ科は、マンバ、コブラ、環状ウミヘビを含む約300種の毒ヘビの科である。この科をより広く調査することで、視覚遺伝子の分子進化を調査する機会が得られた。

研究チームは、環形ウミヘビが現在オプシン遺伝子SWS1の完全なコピーを 4 つ持っていることを発見しました。これらの遺伝子のうち 2 つは短波長の紫外線に敏感で、他の 2 つの遺伝子は海洋生息地で多く見られる長波長の光に対する新しい感受性を発達させています。

「これらの遺伝子のうち、1つだけが予想されていました。私たちが知る限り、世界中の約4000種のヘビ（数種のヘリコプス属を除く）は、これらの遺伝子を1つだけ持っています。最も興味深いのは、これらの遺伝子のうち2つが紫外線の知覚を可能にし、残りの2つが青色光の知覚を可能にすることです。これにより、色に対する感度が劇的に高まることが期待され、明るい海洋環境で非常に役立つ可能性があります」とロゼット氏は言います。

この感度は、ヘビが海のより色鮮やかな背景から捕食者と獲物、さらには潜在的なヘビの配偶者を区別できる色識別能力を持っていることを意味しているのではないかと著者らは考えている。

[関連:猫と犬は世界をどう見ているか]

これは、コウモリ、イルカ、クジラなどの哺乳類が独自の生態学的変遷の中でオプシンを進化させたこととは大きく異なります。これらの哺乳類は、薄暗い環境や水中環境に適応するにつれて、オプシンの喪失が進みました。

「私たち自身の霊長類の祖先は、同様のメカニズムによって、私たちが享受している高度な色覚を発達させました。長波長に敏感なオプシンが複製され、そのうちの 1 つが、元のものとは異なる波長の光を知覚できるように変化しました」とロゼット氏は言います。「これらのヘビもまったく同じことを行っており、視覚オプシンが異なるだけで、コピーが 2 つではなく 4 つになっています。これらの複製がなければ、私たち (およびヘビ) の色覚能力は大幅に低下していたでしょう。」