収斂進化: 良いアイデアが種間を移動するとき

トンボ、コウモリ、カリフォルニア コンドルはすべて飛行能力を持っていますが、他の点ではあまり似ていないことに気づいたことがありますか?過去 6 億年ほどの間に、これらの動物に共通の祖先があった可能性は非常に低く、地面から体を持ち上げて空中を飛び回ることができる動物も間違いなくありません。それでも、彼らは全員、別々に飛行する能力を発達させました。これは科学者が収斂進化と呼ぶものの素晴らしい例です。

良いアイデアは良いアイデアです

進化は意図的に何かをするわけではありません。どこかの隅のオフィスの大きな机に座って、どの動物が卵を産むか、どの動物がおなかの袋を作るかについて無計画に決定を下すようなことはありません。進化とは、生物がその生存条件に合わせて何世代にもわたって変化するプロセスです。そして、飛行などのいくつかの特性は特に有用であり、獲物を捕まえたり、捕食者を避けたり、新しい食料源や生態学的ニッチに簡単に移動したりするのに役立ちます。そのため、異なる動物グループで数回別々に進化しました。ただし、飛行はグループ間で同じようには見えません。たとえば、コウモリは腹部、腕、指の間に空気をキャッチするための膜を発達させましたが、鳥は指と融合した前肢に沿って羽を生やしました。これは、鳥が一緒に移動する必要がある一方で、コウモリは羽を別々に動かすことができることを意味します。空を飛ぶ昆虫は、外骨格から翼を作っただけです。

したがって、収斂進化は、種が特定の種類の環境（生態学者が生物群系と呼ぶもの）で直面する可能性のあるすべての試練や苦難を生き残るためにどのような種類の適応が機能するかについて多くのことを教えてくれます。たとえば、北米のカンガルーネズミはソノラ砂漠に住んでおり、灼熱の日中は涼しく乾燥した巣穴で過ごし、涼しい砂漠の夜は種子や植物、そして入手できれば昆虫を集めて過ごします。コヨーテ、ボブキャット、ガラガラヘビ、フクロウなど、砂漠にいる誰もがネズミを食べたがりますが、カンガルーネズミは素早く機敏で、強力な後ろ足と非常に敏感な聴覚を備えており、そのすべてが、困難な地底でも生き残るのに役立ちます。 -食物連鎖砂漠バイオームのライフスタイル。カンガルーネズミはうらやむような生活を送っているわけではないが、それは効果的である。地球上の他の2匹のげっ歯類――オーストラリアの奥地に生息するオーストラリアンホッピングネズミと、北アフリカ、アジア、中西部の砂漠に生息するトビネズミと呼ばれる小型の跳ねるげっ歯類である。東 – 別々に進化しましたが、信じられないほど似ています。

飛べない鳥とゲノミクス

しかし、収斂進化はどのようにして起こるのでしょうか?これはより難しい質問ですが、過去 20 年間にわたる遺伝ツールの開発は、それを区別するのに役立ちました。 『サイエンス』誌に掲載された論文の中で、ハーバード大学の研究者グループは、鳥の飛べない特性（何度も進化してきた鳥の特性）の発達と、ダチョウの場合と同じようにペンギンでもどのようにして飛べない状態が進化したのかを正確に調べた。 。

飛べない鳥、つまり走鳥類は、いくつかの理由で飛べません。その系統のどこかで、竜骨（飛ぶ鳥の胸骨に垂直に走る骨で、胸筋が付着している骨）を失い、前肢も減少しています。キウイではほとんど存在しないものから、ダチョウではまだ明らかだがサイズが小さいものまでさまざまです。

ただし、特定の収束形質が進化する方法は数多くあります。

「ゲノミクスが登場する以前は、発生ツールを使用して、同じまたは異なる発生メカニズムが収束表現型に関与しているように見えるかどうかを解明することができましたが、収束のレベル（同じ突然変異、同じ遺伝子、または同じ経路）という考え方が大きく発展しました。なぜなら、今ではこれらのことをゲノムで調べることが可能だからです」とハーバード大学のディレクター、ティム・サクトンは言う。 「例えば、走鳥類では、特定の遺伝子がいつどこで発現するかを制御するゲノムの同じ領域が、飛べない鳥でも繰り返し進化していることを示すことができましたが、これには同じヌクレオチドの変異が関与していないようです。」

分岐進化

そして、はい、いくつかの形質が生物世界のまったく異なる隅から集まっている場合、その逆も当てはまります。分岐進化とは、1 つの種または生物からのグループが異なる形質を発達させ始め、それによって別の種に分かれるプロセスです。これは、ある種の個体群が地理的に離れていて、捕食圧力の増大や気候の変化などの非生物的要因など、時間の経過とともに新しい場所の条件に適応する場合によく起こります。

分岐進化の有名な例の 1 つは、チャールズ ダーウィンが 1836 年にガラパゴス諸島への旅行中に発見したものです。現在知られている「ダーウィンフィンチ」は、世界のさまざまな島に生息していたキンチョウ (真のフィンチではありません) のグループでした。群島 – それらの主な違いは、くちばしの形状であり、異なる島の鳥が入手できる特定の食物により、世代とともに変化しました。