トビハゼは瞬きをする。それが進化の大きな手がかり

変わった外見のトビハゼは、びっくりするような顔と、興味深い生い立ちを持っています。この魚は実は両生類で、水中と陸上の両方で生き残るための特性を進化させています。頭頂部に目があり、空中での視力を高め、また鰓室に蓄えた水中の酸素を使って陸上で呼吸します。しかし、干潟に生息するこの魚が目を瞬かせる能力は、私たちの祖先が水中生活から陸上歩行へと進化した経緯を解明する手がかりとなります。

4月24日に米国科学アカデミー紀要（PNAS）に掲載された研究によると、まばたき行動は人間のまばたきと同じ機能を多く果たしており、四肢動物が陸上で進化することを可能にした一連の特性の一部である可能性があるという。四肢動物は、現在の両生類、鳥類、爬虫類、哺乳類を含む動物のグループであり、およそ3億7500万年前に急速な変化の中で陸上で生存できるように進化した。

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動物は目を湿らせて清潔に保ち、怪我から守るために瞬きをします。瞬きは時にはコミュニケーションの一形態でもあります。人間や他の四肢動物は一日中絶えず瞬きをしますが、それは微妙な動作であるにもかかわらず、非常に複雑です。不思議なことに、トビハゼの瞬きは人間の瞬きとほぼ同じ長さです。

「この行動がどのように進化したかを研究するのは困難でした。瞬きを可能にする解剖学的変化は主に軟組織にあり、化石記録によく残っていないからです」と共同執筆者でペンシルベニア州立大学の生物学者トーマス・スチュワート氏は声明で述べた。「瞬き行動を独自に進化させたトビハゼは、定期的に水から出て陸上で過ごす生きた魚で瞬きがどのように、そしてなぜ進化したのかを検証する機会を与えてくれます。」

トビハゼが瞬きの能力をどのように進化させたかをより深く理解するため、研究チームは高速ビデオを使用して瞬きを分析した。研究チームは、トビハゼの解剖学を、瞬きをしない近縁の水生魚と比較した。トビハゼは、カエルの目のように頭のてっぺんから目が飛び出るように瞬きをする。瞬きの際、目は一時的に眼窩の中に引っ込むが、その際、真皮カップと呼ばれる不完全な膜で覆われる。

「トビハゼの瞬きは、既存の筋肉の配置換えによって行動の方向性が変わり、また真皮カップという新しい組織が進化したことで進化したようだ」と共同執筆者でシートンホール大学の生物学者ブレット・アイエロ氏は声明で述べた。「これは非常に興味深い結果だ。なぜなら、非常に原始的、あるいは基本的なシステムが複雑な行動を行うのに使えることを示しているからだ。この新しい行動を進化させるために、多くの新しいものを進化させる必要はない。トビハゼは、すでに持っているものを別の方法で使い始めただけなのだ」

トビハゼが陸上で瞬きをする理由を解明するため、研究チームは他の四肢動物における瞬きの役割に注目した。人間の涙は眼球細胞に酸素を供給し、健康に保つために非常に重要であるため、研究チームはトビハゼが空気にさらされた際に目を湿潤させるために瞬きをするのかどうかを調べようとした。

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「人間と同じように、トビハゼもドライアイに直面すると瞬きを頻繁にすることがわかりました」とアイエロ氏は言う。「驚くべきことに、この魚は涙腺や涙管を発達させていないにもかかわらず、瞬きで目を潤すことができるのです。人間の涙は目の周りやまぶたにある腺で作られますが、トビハゼは皮膚の粘液を周囲の水と混ぜて涙液膜を作っているようです。」

また、研究者らは、トビハゼの瞬きは目を怪我から守るため、また目に入ったゴミを取り除くために行われていることも発見した。この発見は、トビハゼの瞬きが保護、洗浄、水分維持という3つの主要な機能を果たしている可能性を示唆している。

「トビハゼの瞬きは、私たち自身の魚類の祖先とはまったく独立して進化しましたが、私たち自身の系統の瞬きと多くの点で同じ機能を果たしています」とスチュワート氏は言う。「これは、四肢動物が陸上での生活に適応する際に進化した一連の特性の一部である可能性が高いと考えています。」