約6,000万年前、プレートの移動によりオーストラリアは他の大陸から完全に分離されました。その結果、オーストラリアの生命体は、何百万年もの間、外部の種とほとんどまたはまったく混ざることなく、独自の進化パターンに従いました。分離当時、オーストラリアには世界の他の地域に住んでいたのと同じ種が生息していましたが、何世代にもわたって、分離された個体群は異なる進化を遂げました。彼らは、異なる気候、異なる捕食者、その他多くの異なる環境で、異なる場所に住んでいました。
これらの種は異なる方向に進化したため、オーストラリアの孤立した種と世界の他の地域で進化した種との間にいくつかの興味深い差異が現れました。たとえば、カンガルーは、オーストラリア以外で見られる他のカンガルーとは見た目も機能も異なります。しかし、生物学者にとってさらに驚くべきことは、生命の進化の系統図上であまりにも遠く離れており、遠縁としか考えられなかったいくつかの種が、見た目がほぼまったく同じであるように見えたことである。
たとえば、原始的なげっ歯類は、分離時にオーストラリアの内外の両方に生息していました。オーストラリアでは、このげっ歯類の子孫の1つの枝が、前足と後足の間に伸びる皮膚片を持つ樹上棲生物に進化し、気流に乗って木の間を滑空できるようになった。彼らは空飛ぶファランガーとして知られています。世界のその他の地域では、この原始的な齧歯類は、滑空する羽ばたきを持つ樹上に生息するまったく別のグループ、つまりモモンガに進化しました。
どうしてこんなことが起こるのでしょうか？滑走皮弁を発達させる可能性はその原始的なげっ歯類にすでに存在しており、そのような動物が最終的に進化することは避けられなかったのでしょうか?それとも、両方の環境の圧力が自然選択を引き起こし、げっ歯類を滑空形態に押し込んだのでしょうか?では、最初から何の関係もなかったのに、驚くほど似た形に進化した種についてはどうでしょうか?
環境が種を形作る
モモンガで説明される状況は、平行進化として知られています。これは、2 つの近縁種が互いに分岐し、異なる場所や環境で進化しながらも、最終的には同じ形質の多くを発達させるときに発生します。 2 つの異なる種が多くの特徴を共有する場合、それは形態学的類似性として知られています。まったく無関係な 2 つの種が形態学的類似性を発展させることは、収斂進化として知られています。進化の記録に関する完全な知識がないため、それがどのタイプであるかを判断することができない場合があります。数百万年前に 2 つの種がどれほど密接な関係にあったのかを知る方法はありません。
並行進化が起こる単純な理由は、類似の環境と類似の人口圧力が実際に異なる種を類似の形質に進化させるからである。ある場所で成功した特性は、別の場所でも成功するでしょう。しかし、それだけではすべてがわかるわけではありません。結局のところ、地球上には何百万もの種があり、それらの多くは互いにまったく似ていません。なぜ一部の種だけが並行進化または収束進化を示すのでしょうか?
それは自然選択の仕組みに関係しています。種は、その遺伝コードの突然変異や有性生殖による遺伝情報の組み換えにより、ある世代から別の世代に変化することがあります。これらの遺伝的変化は、新しい形質または変化した形質として現れます。たとえば、突然変異により、ある種のクマの毛皮の色がはるかに明るくなる可能性があります。生物が繁殖するのに十分な長さの生存の可能性を高める形質は、将来の世代に受け継がれる可能性が高くなりますが、成功度の低い形質はそれほど頻繁には受け継がれません。したがって、時間の経過とともに、生物集団全体の形質の平均は変化し、最も有益な形質がより高い頻度で現れるようになります。
最終的に、これらの蓄積された有益な特性により、生物は特定の環境内で機能するのに非常に適したものになります。これがこの種の生態的ニッチです。動物たちはそのニッチ内でうまく生きられるように適応しているが、その外ではおそらくうまくいかないだろう。ホッキョクグマのニッチは、北極の寒くて雪の多い気候において、食物連鎖の頂点に位置します。アフリカのサバンナで草食動物として生きようとしたホッキョクグマはうまくいかないだろう。
並行進化または収束進化を示す可能性が最も高い生物は、同様の生態学的ニッチを占める生物です。アフリカのサバンナと北米の平原は似たような環境で、やや乾燥していて平坦で草に覆われています。どちらの場所にも同じニッチが存在します。群れで暮らし、草を食べる大型の草食哺乳類です。ヌーと北米の牛は互いに遠く離れて進化しましたが、形態学的には信じられないほどの類似性があります。どちらの種もシロクマに進化したわけではありません。それは意味がありません。自然選択は、それらの種をそのニッチ内で成功させる形質を強化しました。ニッチが同じだったので、種が同じに見えてもそれほど驚くべきことではありません。
一部の収斂進化は、その形質が広範囲の生物にとって非常に有利であるため、生態学的ニッチに依存しません。どこに住んでいるかを問わず、すべての肉食動物は鋭い歯を進化させてきました。鳥、コウモリ、そして多くの昆虫は飛行能力を進化させてきました。それらはすべて異なる方法で異なる理由で飛行しますが、飛行は非常に有益であるため、あらゆる場所に現れます。
並行進化は形態学的レベルではかなり一般的ですが、根底にある遺伝的プロセスはどのような役割を果たしているのでしょうか?調べてみましょう。
並行進化における遺伝学の役割
並行進化における遺伝学の役割について考慮すべきことが 2 つあります。
1 つ目は、特定の種の遺伝暗号には、その生物では実際には発現しない多くの複雑な構造の可能性が含まれている可能性があるということです。建設作業員が家を建てているところを想像してみてください。設計図には、家の裏側に増築するための指示が含まれている場合がありますが、建築家がその部分を建設するようにスタッフに指示しない限り、増築なしで基本的な家のみが建設されます。アーキテクトに相当する私たちの遺伝的同等物は、実際に形質を発現するために必要なDNAの部分を活性化する別の突然変異です。
クラゲとイソギンチャクは放射状の体のプランを持つ動物で、左側も右側もありません。しかし、彼らの遺伝コードには、両側性のボディプランのマーカーが含まれていることが判明しています。何らかの理由で、クラゲ科の動物には発現されません。
これが並行進化にとってなぜ重要なのでしょうか?これは、非常に原始的な生物が、より複雑さを作り出すために利用できる遺伝的ツールを持っている可能性があることを示しています。生物が進化するにつれて、広く分離された種が同様の形質を発達させる可能性があります。これは、それらの形質の可能性が最初から存在していたためです。
次に考慮すべきことは実験的証拠です。最近、生物学者は並行進化の研究において形態学を超えています。彼らは、少なくともいくつかのケースでは、形態学的類似性が遺伝的類似性と一致するという証拠を発見した。形態学的変化を引き起こすタンパク質とアミノ酸の化学相互作用も、何百万年もの間互いに隔離されていた 2 つの種において同じでした 。
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タスマニアオオカミとしても知られるフクロモモンガは、収斂進化の代表的な例としてよく使用されます。現在は絶滅していますが、フクロネズミは世界の他の地域でイヌ科の捕食動物と同じ生態的ニッチを占めていました。進化的な関係はほとんどないにもかかわらず、フクロオオカミとハイイロオオカミは非常によく似た形態を持ち、大きさもほぼ同じで、多くの特徴を共有しています。
おそらく収斂進化の一例を窓の外で見ることができるでしょう。植物には数万種があり、その多くは互いに無関係です。しかし、世界中の植物種は葉を進化させてきました。葉にはさまざまな形や大きさがありますが、葉はどれも非常に似ているため、葉を見れば誰でもそれがわかります。葉が分岐して進化した例（松葉など）は確かにあり、非常に多くの種が同じように見える葉を進化させたということは、さらに興味深いことになります。
