「視物質は、オプシンと呼ばれるタンパク質と、レチナールと呼ばれる色素の組み合わせでできているんです。これは、生命の歴史の中で、光を感じる仕組みとして、かなり普遍的なものです」

棹体細胞にある視物質「ロドプシン」の構造。ロドプシンはオプシンとレチナールからなり、らせん状で色のついた部分がオプシン。By S. Jahnichen (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons

 網膜→視細胞(桿体と錐体)→視物質とだんだん細かく見てきて、今、視物質がオプシン(タンパク質)と色素(レチナール)の組み合わせでできているとわかった。ぼくたちの視覚の基礎になる「光を捉える」仕組みは、このタンパク質と色素の働きによる。

オプシンとレチナール

 さて、タンパク質と色素のコンビはどのように光を受けるのか。

「タンパク質オプシンの中に、色素レチナールが組み込まれています。レチナールは光を受けるとぱっとすばやく構造が変化して、オプシンがそれを刺激として構造変化を起こすんです。それを引き金に一連の情報伝達系が活性化されて、最終的に視細胞全体が『過分極』します。つまり、視細胞が興奮した状態になります。それが電気刺激となって、最終的に脳に行って『光が来たぞ』ということが分かるわけです」

光を吸収したときのレチナールの変化。「ものが見える」起点はこの小さな物質のわずかな変化にすぎない。(画像提供:河村正二)

 光を受ける→色素(レチナール)が構造変化→タンパク質オプシンが構造変化→視細胞(桿体や錐体)が興奮→神経伝達→脳が「光が来た」と知る。

 こういう流れだ。

 実は、色素レチナールは、ビタミンAから合成されるもので、脊椎動物ではだいたい同じものが使われている(ビタミンAのわずかな種類の違いはある)。

 一方、タンパク質オプシンは、様々なバリエーションがある。人間の錐体細胞に赤・緑・青に対応する3種類があるのは、視物質の色素レチナールではなく、タンパク質オプシンの違いによる。だからここから先、錐体に使われているオプシンの違いを見ていくことが、色覚について考えるキモとなるのだった。

 今回は、ここまで。次回は、さらに色覚の仕組みを学んでいく。それを終えると一気に「視野」が開ける予定。乞うご期待。

つづく

河村正二(かわむら しょうじ)

1962年、長崎県生まれ。東京大学大学院新領域創成科学研究科 先端生命科学専攻・人類進化システム分野教授。理学博士。1986年、東京大学理学部卒業。1991年、東京大学大学院理学系研究科人類学専攻博士課程を修了。その後、東京大学および米国シラキュース大学での博士研究員、東京大学大学院理学系研究科助手などを経て、2010年より現職。魚類と霊長類、特に南米の新世界ザルを中心に、脊椎動物の色覚の進化をテーマに研究している。

川端裕人(かわばた ひろと)

1964年、兵庫県明石市生まれ。千葉県千葉市育ち。文筆家。小説作品に、少年たちの川をめぐる物語『川の名前』(ハヤカワ文庫JA)、天気を「よむ」不思議な能力をもつ一族をめぐる壮大な“気象科学エンタメ”小説『雲の王』(集英社文庫)、NHKでアニメ化された「銀河へキックオフ」の原作『銀河のワールドカップ』『風のダンデライオン 銀河のワールドカップ ガールズ』(ともに集英社文庫)など。近著は、知っているようで知らない声優たちの世界に光をあてたリアルな青春お仕事小説『声のお仕事』(文藝春秋)。
本連載からは、「睡眠学」の回に書き下ろしと修正を加えてまとめたノンフィクション『8時間睡眠のウソ。 ――日本人の眠り、8つの新常識』(日経BP)、「昆虫学」「ロボット」「宇宙開発」などの研究室訪問を加筆修正した『「研究室」に行ってみた。』(ちくまプリマー新書)、宇宙論研究の最前線で活躍する天文学者小松英一郎氏との共著『宇宙の始まり、そして終わり』(日経プレミアシリーズ)がスピンアウトしている。
ブログ「カワバタヒロトのブログ」。ツイッターアカウント@Rsider。有料メルマガ「秘密基地からハッシン!」を配信中。

(このコラムは、ナショナル ジオグラフィック日本版公式サイトに掲載した記事を再掲載したものです)

『ナショナル ジオグラフィック日本版』2016年2月号でも特集「不思議な目の進化」を掲載しています。Webでの紹介記事はこちら。フォトギャラリーはこちらです。ぜひあわせてご覧ください。