>> 自然の科学 >  >> 生き物

なぜすべてのメキシコの洞窟魚は盲目なのですか?

<ブロック引用>

メキシカン テトラは、更新世に地表に生息していた近縁種が暗い石灰岩の洞窟に住むようになったときに、視覚なしで生きる能力を進化させました.

この奇妙な盲目の魚の背後にある科学の話に入る前に、おかしな骨をくすぐらせてください。ジョークです。

ばかげた冗談!同意します

現在、魚の群れの中で盲目の魚に出くわすことは珍しくありません。生まれつき目が見えない不幸な人もいます.

しかし、眼球を持たないことが進化の自然なプロセスの一部である種はありますか?

Astyanax mexicanus を紹介させてください。 一般にメキシカン ブラインド ケイブフィッシュまたはブラインド ケーブ テトラとして知られています。彼らは生涯の大部分の間、永遠の暗闇の中で暮らしています。彼らの目の退化は、その種が「使うか失うか」という進化の原則に注意を払わなかったためです。

では、なぜ種はそのような劇的な変化を遂げたのでしょうか?彼らは生まれつき盲目なのですか?

メキシカン ブラインド ケイブフィッシュ

メキシコのテトラ (写真提供:Grand-Duc/Wikimedia commons)

懐中電灯を持たずに洞窟に入り、真っ暗な中を進むことを考えるだけで不安になることがあります。しかし、メキシカンテトラは視覚なしで生きる能力を進化させました。更新世の時代、地表に住む目を持つ (エピゲアン) アステュアナクス 魚類はメキシコ中部とテキサス南部の間の鍾乳洞に生息するようになった。何年にもわたって、彼らの子孫は進化して目と色素沈着を失い、洞窟に住む (hypogean) メキシカン テトラとして知られるようになりました。

Astyanax mexicanus が発見された地域 (写真提供:MiguelCampos /Wikimedia commons)

したがって、単一の種—Astyanax mexicanus— 両眼を持つ水面にすむ魚と目を持たない洞窟にすむ魚の2種類に分かれます。メキシコの血脈は、カラシ目に属する硬骨魚です。 .彼らは隠者であり、北メキシコの洞窟の暗闇の中で生活を送っています。

ほとんどの隠者と同様に、メキシコの洞窟魚の特徴には、失明、色素沈着の喪失、触覚および化学感覚の強化、高度な食物発見能力、エネルギー必要量の減少、振動への誘引、寿命の短さ、遺伝的多様性の減少、個体数の減少が含まれます.

メキシコの洞窟魚は目なしで生まれますか?

メキシコの血脈は、表層に住む近縁種と同様の目の形成経路をたどります A.メキシコ .血脈は、胚発生の最初の 24 時間で小さな初歩的な目を形成しますが、その後すぐに目の発達が停止し、目の退化や色素沈着の喪失などの退行的変化のプロセスを開始します。

2 つの地表に生息する Astyanax mexicanus と、盲目の洞窟に生息するメキシカン テトラ (写真提供:Richard Borowsky /Wikimedia commons)

変性の最初の兆候は、レンズのアポトーシス (細胞死) によって特徴付けられ、その後に網膜変性が続きます。最終的に、目は軌道に​​沈み、体の他の部分と同様に、色素のない鱗が目を覆います。

失明の原因は?

メキシカンテトラの失明は、「マスタースイッチ」とも呼ばれるいくつかの遺伝子変異によって引き起こされます。メキシコの血脈の場合、目の発達を制御するマスター スイッチがあります。スイッチは目の遺伝子を無効にし、役に立たなくする可能性があります。そして、この洞窟魚のマスター スイッチは…shh .

いいえ、それは秘密ではありません… 「shh」はソニック ヘッジホッグ分子 (Shh) を指します。 「ソニック ハリネズミ」はシグナル分子であり、漫画のキャラクターではありません。

間違った種類のソニック ハリネズミ (写真提供者:Pixabay)

シーッ 発達中の脳の細胞の運命を制御する強力なモルフォゲンです。目の発達の変化だけでなく、血脈の前脳にも関与しています.

初期胚形成の間、shh 神経板の前部正中線からの信号は、特定の遺伝子 (Pax6、Pax2、および Vax1) のレベルを決定します。これらの遺伝子は、胚形成中の組織および器官の形成において重要な役割を果たします。 shh シグナルの増加は眼の変性につながりますが、shh シグナルの欠如はわずかに大きな眼の形成につながります.

血脈の場合、shh シグナル伝達のレベルの増加が観察されます。これにより、Pax6、Pax2、および Vax1 レベル間の不均衡が生じます。 (ソース)。これらの遺伝子は、2 つの目の間のギャップと眼杯のサイズを決定する役割を果たします。この不均衡により、より小さな眼杯とより長い眼茎が形成されます。 shh シグナルの過剰発現は、水晶体のアポトーシスを引き起こし、目の発達を停止させます。

盲目の洞窟魚 (写真提供:Flickr)

しかし、この突然変異に関与する細胞および分子メカニズムの範囲は、まだ完全には理解されていません.

なぜこの突然変異が起こるのですか?

すべての生物は進化の過程を経てきましたし、今もなお経ています。変化する環境に適応するために祖先の特徴を失う人もいます。人間の尾骨の喪失は、その典型的な例の 1 つです。同様に、血脈は種の進化により目と色素沈着を失いました。この突然変異の背後にある 1 つの真の説明はまだ決定されていませんが、現在、血脈の退行性変化について 3 つの理論があります。

  1. 直接自然淘汰: この理論は、メキシカン テトラの失明について簡単な説明を提供します。魚の生息地は暗い洞窟であるため、目は種に視覚的な利点を提供しません。代わりに、洞窟では食料源が不足しているため、目がないことでエネルギーを節約できます。眼組織と視神経を維持するには、大量の代謝エネルギーが必要です。
  2. 間接選択: これは、単一の遺伝子変異が複数の形質に影響を与える多面発現現象を利用しています。血脈のShhシグナル伝達は目に悪影響を及ぼしますが、味蕾の発達にも良い影響を与えます.味蕾の数が増えると、魚はより効率的に餌を見つけることができます。このように、この種はより多くの味蕾と視覚を交換しなければなりませんでした!
  3. 遺伝的ドリフト: この仮説は、自然淘汰がメキシカン テトラに見られる突然変異に関与していないことを示唆しています。むしろ、偶然の出来事によって遺伝子変異が起こったのです。

ただし、これらの理論はまだ決定的に証明されていません。

結論

進化との取引で、洞窟魚はメキシコの暗い洞窟で生き残るためのより良いチャンスを与える他の感覚のために目を交換したようです.彼らは、洞窟の暗闇の中でより速く食べ物を見つけるのに役立つ余分な味蕾を獲得しました.さらに、より優れた機械感覚システムを進化させ、振動を感知することで環境を認識できるようになりました。

全体として、盲目であることは、アステュアナクス メキシカンスの洞窟に生息する種にとって大きな利点であることが証明されました!


  1. 動物がどこから来たのか
  2. ゲノム刷り込みとは?
  3. 葉緑体とはどのような器官ですか?
  4. 単純上皮と重層上皮の違い
  5. 二胚葉性と三胚葉性の違い
  6. りんごはなぜ緑と赤なのですか?