3分で簡単「桿体細胞と錐体細胞」ものを見るのに必要不可欠！現役講師がわかりやすく解説します

生物学を中心に幅広く講義をする理系現役講師。大学時代の長い研究生活で得た知識をもとに日々奮闘中。「楽しくわかりやすい科学の授業」が目標。

桿体細胞と錐体細胞とは

桿体細胞（かんたい-さいぼう）と錐体細胞（すいたい-さいぼう）は、どちらも眼に光が入ったとき、それを刺激として受け取る細胞=視細胞の仲間です。いずれも眼の網膜に存在しますが、錐体細胞は網膜上でも黄斑（おうはん）という部分に多く分布します。

大まかにいってしまうと、桿体細胞は光の強弱（明暗）を感じる細胞、錐体細胞は色を感じる細胞です。

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桿体細胞

桿体細胞は、細長い棒のような形をした細胞です。「桿」という漢字自体が、”さお”状の棒を意味しています。

生物の世界では、細長い形をした細菌を指す「桿菌（かんきん）」という単語にも見られます。ちなみに、異体字である「杆」を使って杆体細胞と書かれることもあるんです。

英語にすると桿体細胞はrod photoreceptor cellといいます。rodはこん棒や細長い棒のこと。ゲームや漫画の世界で、「ロッド」という武器を使うことがありますよね。photoreceptorは”光の受容体”を意味します。

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桿体細胞内にはロドプシンという色素が含まれています。ロドプシンはタンパク質の一種であるオプシンと、レチナールという化合物からなる色素です。

桿体細胞は”明暗”を感知

では、桿体細胞の機能について、改めてみていきます。桿体細胞の主なはたらきは、光の明暗を感じることです。光を受け取ると、それに応じてロドプシンが活性化し、細胞が興奮状態になります。これが電気的な信号となり、脳に送られることで「明るい」「暗い」という認識が生じるのです。

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私たちは夜でも明かりをともして生活していますが、寝る前に電気を消しても、しばらくすると目が慣れてきて、部屋にあるものの姿がぼんやりと見えるようになりますよね。「暗順応」という反応です。桿体細胞のロドプシンは、とてもわずかな光でも活性化することができる、非常に敏感なセンサーといえます。

一方で、桿体細胞は”色彩を感知する”ことができません。明暗を感じ取り、モノの輪郭が分かっても、それが何色かを判別することができないのです。

暗闇で目が慣れたとき、部屋にあるものを眺めてみると、カタチはわかっても、色が分かりにくくモノクロのように見えてしまいますよね。

錐体細胞

錐体細胞は、細胞の先端が円錐形（えんすいけい）のような形をした視細胞です。やはりこちらも、形状が名前の由来になっていますね。

英語ではcone cell。coneが円錐を意味しています。工事現場などにおかれている「三角コーン」などが身近な例ですね。

錐体細胞は”色”を感知

錐体細胞も、その内部に光を感じ取るタンパク質、オプシンをもっています。オプシンは、先ほどご紹介したロドプシンを構成するタンパク質ですが、桿体細胞のオプシンと錐体細胞のオプシンは、少しずつ構造が違っています。

Distorted - 投稿者自身による作品, Image based on File:Cone cell.png, CC 表示-継承 3.0, リンクによる

さらにいうと、ヒトの場合、錐体細胞に含まれているオプシンには3種類あるんです。一つの錐体細胞には、基本的に3種類のオプシンのいずれか1種類が含まれています。

3種類のオプシンは、それぞれ異なる色（異なる波長の光）を感知し、視神経を介して脳に信号が送られます。「赤」「緑」「青」の3色で、それぞれの光を感じる錐体細胞はL錐体（赤錐体）、M錐体（緑錐体）、S錐体（青錐体）などともよばれるんです。

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私たちの脳でも同じようなことがおきていると考えられます。3種類の錐体細胞からおくられる情報の相対的なバランス（例:「赤が多い」「青と緑が同じくらいで赤が少ない」）などにより、脳が様々な色を認識できるのです。

さて、この錐体細胞たちですが、桿体細胞よりもやや感度が低く、ある程度の光の強さ（光量）がないとはたらくことができません。さきほど、「暗い中では物体がモノクロのように見える」といいましたが、これは錐体細胞が機能することができていないためともいえます。

image by Study-Z編集部

錐体細胞と色覚異常

”錐体細胞には3種類あり、それぞれが「赤」「緑」「青」を感知する”…この知識があると理解できるようになるのが、色覚異常という現象です。

色覚異常は色盲、色弱ともいわれますが、ある特定の色が見えなかったり、色の識別が困難になっている状態をいいます。先天性（生まれつき）の場合と、後天性の場合がありますが、日本人では男性の20人に1人程度は先天性の色覚異常をもっているといわれるなど、決して珍しい症状ではありません。

色覚異常は基本的に、3種類の錐体細胞のいずれかが存在しなかったり、機能が弱くなってしまうために起こります。とくに、緑錐体がない/機能が弱い「2型色覚」とよばれるタイプの色覚異常が比較的多いようです。これに、赤錐体がない/機能が弱い「1型色覚」をあわせると、色覚異常の患者さんの大部分を占めます。

「2型色覚」や「1型色覚」では、赤色と緑色の区別がつきにくくなるのです。

ヒト以外の視細胞は…？

今回は、我々人間の桿体細胞や錐体細胞についてご紹介してきました。実は、生物の種類によって視細胞には違いがあります。とくに、もっている錐体細胞の種類が異なるんです。霊長類以外の哺乳類のほとんどは、錐体細胞を2種類しか持っていません。一方で、哺乳類以外の脊椎動物では4種類の錐体細胞をもつ種が多いのです。

錐体細胞に違いがあるということは、それぞれに「世界の見え方」が異なるということですよね。どうしてそのような違いがうまれたのかは、生物の進化の歴史が関係しているのですが…それはまた別の機会に。興味のある方はぜひ調べてみてください。

イラスト提供元：いらすとや