生態学的に多様なシクリッド科における視覚適応の軸

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Semin. Cell Dev. Biol..2020 May;S1084-9521(19)30122-3. doi: 10.1016/j.semcdb.2020.04.015.Epub 2020-05-19.

生態学的に多様なシクリッド科における視覚適応の軸

Axes of visual adaptation in the ecologically diverse family Cichlidae.

Karen L Carleton
Miranda R Yourick

PMID: 32439270 DOI: 10.1016/j.semcdb.2020.04.015.

抄録

シクリッド科には約2000種が含まれ、濁った湖、濁った川、澄んだ湖など、旧世界と新世界の多様な淡水の生息地に生息している。彼らの視覚システムは同様に多様で、いくつかの変動軸に沿って異なる特定の感度を進化させてきました。角膜と水晶体の透過率の違いは、どの波長が網膜に到達するかに影響を与えます。光受容体の数と分布の変化は、明るさの感度、スペクトル感度と解像度に影響を与えます。おそらく彼らの最もダイナミックな特性は、視覚顔料のピーク感度の変動です。視覚色素は、発色団、オプシン配列、オプシン発現の変化によって変化します。オプシンの発現は、それらのゲノム内の7つの利用可能なコーンオプシンのうちのどれがオンになっているかを変化させることによって変化する。これらのオプシンは、一見無限に調整可能なコーン感受性を生み出すために、共発現させることもできます。発色団とオプシンの両方の発現は、急速な（数時間または数日）、遅い（季節的または発生的）、または進化のタイムスケールのいずれかで変化することができます。このような視覚系の変化により、シクリッドは様々な生息地や採食スタイルに適応することができるようになりました。シクリッドは、短期的な可塑性と長期的な進化的適応の両方を通じて、生態学的に成功していることが証明されており、生物の適応を研究するための優れたモデルとなっています。

The family Cichlidae contains approximately 2000 species that live in diverse freshwater habitats including murky lakes, turbid rivers, and clear lakes from both the Old and New Worlds. Their visual systems are similarly diverse and have evolved specific sensitivities that differ along several axes of variation. Variation in cornea and lens transmission affect which wavelengths reach the retina. Variation in photoreceptor number and distribution affect brightness sensitivity, spectral sensitivity and resolution. Probably their most dynamic characteristic is the variation in visual pigment peak sensitivities. Visual pigments can be altered through changes in chromophore, opsin sequence and opsin expression. Opsin expression varies by altering which of the seven available cone opsins in their genomes are turned on. These opsins can even be coexpressed to produce seemingly infinitely tunable cone sensitivities. Both chromophore and opsin expression can vary on either rapid (hours or days), slower (seasonal or ontogenetic) or evolutionary timescales. Such visual system shifts have enabled cichlids to adapt to different habitats and foraging styles. Through both short term plasticity and longer evolutionary adaptations, cichlids have proven to be ecologically successful and an excellent model for studying organismal adaptation.