夜行性動物の秘密の世界：暗闇での視覚について

概要

本記事では、夜行性動物の魅力的な世界と暗闇での視覚について探求します。人間は暗闇を灰色の形のないキャンバスとして見ていますが、多くの夜行性生物は、詳細、形状、色彩にあふれた豊かで多様な世界を体験しています。モスなどの夜行性動物は、光が不足している環境に適応した目を持ち、夜間でも視覚を持つことができます。本記事では、これらの動物が独自の視覚力を持つために必要な生物学的適応について調べます。

全ての目の働き

夜行性であろうとなかろうと、全ての目は、光子として知られる光粒子を検出するために網膜の光受容体に依存しています。光受容体は、その光子に関する情報を網膜や脳の他の細胞に報告します。脳はその情報を選別し、環境を感知するためのイメージを作り上げます。光が明るいほど、目に入る光子の数が増えます。

暗闇での視覚のための適応

暗闇では、光子が少なくなるだけでなく、不確実な方法で目に入ってきます。これは、光受容体が収集する情報が時間とともに変化し、イメージの品質も変化することを意味します。昼行性動物の目にとって、散発的に到着する光子のまばらな散乱を検出することは難しすぎます。しかし、夜行性動物にとっては、適応の問題にすぎません。

ターシャーと猫：大きな目と光沢のあるタペタ

これらの適応の1つは、サイズです。例えば、ターシャーの眼球は脳と同じ大きさであり、哺乳類の中で最も大きな目を持っています。人間が同じ脳と目の比率を持っていた場合、私たちの目はグレープフルーツの大きさになるでしょう。ターシャーの大きな眼球は、かわいらしくするために進化したわけではありませんが、できるだけ多くの光を集めるために進化したのです。大きな目は、より大きな開口部である瞳孔とより大きなレンズを持つことができるため、受容体により多くの光を集中させることができます。

一方、猫は光沢のある目を使って同じことをします。猫の目は、光受容体の後ろにあるタペタムルシダムと呼ばれる構造から輝きを放っています。この構造は、鏡のような細胞の層からできており、結晶を含んでいます。これらの結晶は、入射光を光受容体に反射させ、目から出します。これにより、不気味な輝きが生じ、光受容体は光子を検出する2回目のチャンスが与えられます。実際、このシステムは、道路に使用する人工的な猫の目の着想源になっています。

ヒキガエル：ゆっくりとした動きが勝利の鍵

ヒキガエルは、ゆっくりとした動きに適応しています。1秒あたりの光子の到着数が1つの光受容体にしかない場合でも、イメージを形成することができます。これは、人間の光受容体よりも25倍以上遅い光受容体を使用することで実現されます。これにより、ヒキガエルは最大4秒間光子を収集でき、視覚時間間隔ごとに私たちの目が収集するよりもはるかに多くの光子を収集することができます。欠点は、更新されたイメージを4秒ごとにしか受け取らないため、ヒキガエルが非常にゆっくりと反応することです。幸いなことに、彼らは鈍い獲物を狙うことに慣れています。

昆虫：光子と細部のバランス

一方、夜はハチクマなどの昆虫も活気にあふれています。彼らは、星の光が降り注ぐ夜でも、好きな花をカラーで見ることができます。これは、驚くべきことに、彼らの視覚知覚から細部を取り除くことによって実現されます。隣接する光受容体からの情報は、彼らの脳でグループ化されます。そのため、各グループの光子のキャッチは、個々の受容体よりも高くなります。ただし、光受容体をグループ化すると、イメージの詳細が失われます。なぜなら、細部は、空間内の1つの小さなポイントから光子を検出する各光受容体の細かいグリッドを必要とするためです。トリックは、光子の必