暗闇での視覚：夜行性動物が低光環境に適応する方法

要約

この記事では、蛾、ターシャ、猫、ヒキガエル、トゲナシハシリドリなどの夜行性動物が低光環境に適応する方法について探求します。私たちは、これらの動物が拡大された目、光受容体の後ろにある反射層、より遅い光受容体、光受容体のグルーピングなど、暗闇で見るための独自の生物学的適応を持っていることを学びます。

低光環境への適応

夜行性動物は、細部、形状、色が詰まった豊かで多様な世界を夜に経験します。しかし、人間の目には、夜の世界は灰色の形のないキャンバスのように見えます。夜行性動物と人間を分けるものは、暗闇で見ることができる能力です。これらの動物は、光が不足していることを補うために独自の生物学的適応を持ち、自分たちの環境を知覚することができます。

視覚における光受容体の役割

夜行性であろうとなかろうと、すべての目は、光粒子または光子を検出するために網膜の光受容体に依存しています。光受容体はその後、他の網膜細胞や脳にこれらの光子に関する情報を報告します。脳はこの情報を選別し、環境を知覚するためにそれを使用してイメージを構築します。

より多くの光を集めるための拡大された目

夜行性動物の適応の1つは、サイズです。たとえば、ターシャは、それぞれ脳と同じ大きさの眼球を持ち、哺乳類の中で頭のサイズに比べて最大の目を持っています。もし人間が同じ脳対目比率を持っていたら、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。ターシャの拡大された眼球は、かわいらしくするためではなく、できるだけ多くの光を集めるために進化したものです。大きな目は、瞳孔と呼ばれるより大きな開口部と、より大きなレンズを持つことができ、光受容体に集中する光を増やすことができます。

二次検出のための反射層

一方、猫は輝く目を使って夜の光景をスキャンします。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得ています。この構造は、鏡のような細胞の層から成り、光を受け取ると、結晶が光を光受容体に向かって跳ね返し、目から出ます。これにより、不気味な輝きが生じ、光受容体に光子を検出するための2回目のチャンスが与えられます。実際、このシステムは、私たちの道路で使用する人工的な猫の目にも影響を与えています。

長い光子収集のための遅い光受容体

ヒキガエルはゆっくり進むことに適応しています。彼らは、1秒あたりの光受容体あたりの光子が1つだけでも画像を形成することができます。これは、人間の光受容体より25倍以上遅い光受容体で実現されます。つまり、ヒキガエルは最大4秒間光子を収集することができ、視覚的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、これによりヒキガエルが非常に遅く反応することです。なぜなら、彼らは4秒ごとに更新された画像しか受け取っていないからです。幸いにも、彼らは鈍い獲物を狙うことに慣れています。

より高い光子捕捉のための光受容体のグルーピング

トゲナシハシリドリは、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、彼らが視覚的知覚の詳細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るため、各グループの光子捕捉は個々の受容体よりも高くなります。ただし、光受容体のグルーピングにより、画像の詳細が失われ