大阪市立大学の寺北明久教授らの研究グループは魚類を用いた研究で、「光の色の識別」と「光による生体リズムの調節」に関わる二つの遺伝子が進化の過程で分化した双子の関係であることを発見しました。これらは光を感じる機能を持ちながら視覚以外の機能を持っており、ヒトも含む動物がどのようにして非視覚の光感覚を獲得したのかを解明するカギとなりそうです。
光を感じる受容体は視覚に関するものと、そうでないものとに分かれます。視覚の受容体については進化の過程や機能が遺伝子レベルで明らかになっていますが、非視覚に関わる受容体についてはほとんど分かっていません。これを調べるために研究グループは魚類などの下等脊椎動物の脳にある松果体が生体リズムを整えるメラトニンというホルモンの分泌を光によって行っていること、それに加えて色の識別もしていることに注目しました。
まずゼブラフィッシュという小型魚を用いて数ある光を感じるタンパク質の中から、どれがメラトニンの調節に関与しているのかを突き止めました。さらに様々な魚類の遺伝子を解析することで進化のどの過程でこの遺伝子を獲得したのかを調べました。およそ3億年前に魚類で起きた「ゲノムの二倍化」といわれる現象によって、光の色の識別に関わる遺伝子から分化したことを明らかにしました。
今回の発見は光受容タンパク質の遺伝的な分化が、メラトニンの分泌量を光によって調節する機能を獲得に重要な役割を果たしたことを示しています。これはこれまでほとんど分かっていなかった非視覚の光受容タンパク質の由来と機能の関係を発見した初めての例です。今後、非視覚タンパク質の機能やその進化の過程を解明していくにあたって大きな足掛かりとなることが期待されます。
