サンゴ礁魚類における視覚系の多様性

Visual system diversity in coral reef fishes.

• Fabio Cortesi
• Laurie J Mitchell
• Valerio Tettamanti
• Lily G Fogg
• Fanny de Busserolles
• Karen L Cheney
• N Justin Marshall

抄録

サンゴ礁は地球上で最も種が豊富でカラフルな生息地の一つであり、多くのサンゴ礁のテレアストにとって、視覚は彼らの生存と繁殖の中心となっています。サンゴ礁魚の視覚系の多様性は、眼と網膜の解剖学的構造の違い、神経処理の違い、そしておそらく最も簡単に明らかになるのは、視覚色素のピークスペクトル吸光度である。このレビューでは、多くのサンゴ礁魚種の網膜形態と光環境の相互作用を調べていますが、主に分子レベルでの視覚的適応（すなわち視覚色素の構造）に焦点を当てています。一般的に、視覚色素は全体的な光環境や微小な生息地と一致する傾向があり、緑の多い沿岸海域に生息する魚は、青色にシフトした外洋魚よりも波長の長い視覚色素を持っています。海産魚類、特に岩礁上に生息する魚類では、ほとんどの種が2つ（二色性の可能性が高い）から4つ（四色性の可能性がある）の円錐形の分光感度を持ち、クレプス目の視覚には1本のロッドを持っています。分光感度数のばらつきに加えて、吸光度最大値（λ）のスペクトル配置も驚くほどのばらつきがある。眼と網膜の解剖学的変異もまた、サンゴ礁魚類ではいくつかのレベルで観察されていますが、網膜全体の神経細胞タイプの配置、密度、分布の違い（すなわち網膜トポグラフィー）によって最もよく表れています。ここでは、これまでに最も包括的に研究されている7つのサンゴ礁魚類に焦点を当て、行動、環境、活動期間、発生期、系統がどのように相互作用して、私たちが観察している視覚系のデザインの並外れた多様性を生み出しているのかを調べ、比較します。

Coral reefs are one of the most species rich and colourful habitats on earth and for many coral reef teleosts, vision is central to their survival and reproduction. The diversity of reef fish visual systems arises from variations in ocular and retinal anatomy, neural processing and, perhaps most easily revealed by, the peak spectral absorbance of visual pigments. This review examines the interplay between retinal morphology and light environment across a number of reef fish species, but mainly focusses on visual adaptations at the molecular level (i.e. visual pigment structure). Generally, visual pigments tend to match the overall light environment or micro-habitat, with fish inhabiting greener, inshore waters possessing longer wavelength-shifted visual pigments than open water blue-shifted species. In marine fishes, particularly those that live on the reef, most species have between two (likely dichromatic) to four (possible tetrachromatic) cone spectral sensitivities and a single rod for crepuscular vision; however, most are trichromatic with three spectral sensitivities. In addition to variation in spectral sensitivity number, spectral placement of the absorbance maximum (λ) also has a surprising degree of variability. Variation in ocular and retinal anatomy is also observed at several levels in reef fishes but is best represented by differences in arrangement, density and distribution of neural cell types across the retina (i.e. retinal topography). Here, we focus on the seven reef fish families most comprehensively studied to date to examine and compare how behaviour, environment, activity period, ontogeny and phylogeny might interact to generate the exceptional diversity in visual system design that we observe.

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