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2016年版11月24日は進化の日。由来や進化に関する考え方や現在進化中の生物の紹介

公開日: : はやりもの


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こんにちは、ヒロです。


11月24日は進化の日です。由来や進化に対する考え方。簡単な解説。現在進化中の生物の紹介をします。


進化の日(Evolution Day)


1859年のこの日、ダーウィンの『種の起源』の初版が刊行された。

進化についての考え方

キリンの首やや像の鼻を見ると進化して今の姿になった典型だと思います。
しかし、高い木の上にある草を食べたいから何世代にもわたって
食べよう食べようと食い意地が張っていたからキリンの首が伸びたというわけではありません。
進化というのは、こうなりたいと何世代も思い続けてたら願いがかなったというような
都合の良いものではない。
進化の始まりは突然変異から始まる。
突然変異は、種の中でもごくわずかな個体にしか生まれない。
しかも、それらが同じような突然変異かというとそれは違う。

例えば、キリンの例で言うと、ある時たまたま、首の長いキリンが
生まれたと思うが、それはあくまで偶然で、突然変異の中には
首の長いもの、足の長いもの、歯が長いもの、耳が長いもの、目がいいもの
鼻が長いもの、口が大きいもの、足が6本のもの。。。などなど、
色々生まれてきたかもしれない。
突然変異で生まれてきたからと言って必ずしも進化前の生物より
すぐれているとは限らない。
突然変異で首が長く生まれたキリンが乾期などの食糧難を乗り切り
他の突然変異のキリンや突然変異前のキリンが死に絶えた時
進化の完成である。
首の長い突然変異のものが生き残り結果的に首が伸びるという進化をしたという事になる。
あくまで偶然の産物であることを忘れないようにしよう。

進化に関する解説

進化と言いますと、良く古い種から新しい種が生み出されることのように捉えられますが、これは飽くまで進化における結果論です。では、進化の本質とはいったい何かと言いますならば、それは「環境に適応して次の世代に生き延びる種が選択される」ということです。これを「自然選択(自然淘汰)」と言います。でこの結果、新しい種が誕生した、ということになるわけですね。

環境に適応するというのは現在の環境が何らかの理由で変化する、あるいは環境の異なる新しい場所に進出して行くとき、そこでちゃんと生きてゆかれるかどうかということです。このためには、それに適した「遺伝的体質」というものが必要となります。ところが、この遺伝的体質といいますのは突然変異によって無作為にたらされるものであり、必要だからと言って思い通りに手に入るものではありません。むしろそれは、現時点では何の役にも立たないもの、強いてはそれによって本来の寿命を全うできなくなる場合もあります。そして進化と言うのは、このような新しい体質がたまたま偶然、その環境の変化に適応したときに起こります。

「有用な突然変異」の発生する確率は神様に祈るほど僅かです。ですが、これによって獲得された遺伝子は交配によって次世代に広まってゆきます。そして、やがて役に立つ日がやってきたとき、同じ種の中から生き残る者と淘汰される者が選択されます。
自然選択というのをもう少し分かりやすくしますならば、別に「人為選択」という言葉があります。家畜や犬など、我々人類はたった一万年の間に様々に有用な品種を生み出してきました。これも進化であることに違いはありませんが、果たしてそれは人為的なものです。しかしながら、自然選択といいますのは端から偶然の産物であるため、これが何らかの結果を出すまでには最低でも数十万年の歳月が掛かるというわけです。

首が長ければ有利であるという理由で首が長くなるわけはない。それが、かのチャールズ・ダーウィンが提唱した「自然選択説」です。ところが、それよりも少し前にジャン・ラマルクという学者が、キリンはを伸ばそうと努力した結果が子孫に受け継がれるという「獲得形質遺伝説」というのを唱えており、ダーウィンの新しい主張と真っ向から対立することになります。これが、科学の歴史に残る「キリンの首は何故長いか論争」であります。
ラマルクの説は俗に、動物は必要に応じて進化するという「要不要説」と呼ばれています。やがてダーウィンの説は「ダーウィン進化論」として支持され、ラマルクの獲得形質説は退けられます。そして、これは誰でも知っている有名なメンデルの法則なんですが、そこに「遺伝における数学的法則」といったものが取り入れられ、現在の「総合説進化論」となっています。このため、その基本概念は今でも「ダーウィンの自然選択説」であり、果たしてそこには、「進化とは生き延びること」という解釈が必然的に導き出されるのであります。

キリンは元々アフリカの密林で暮らしていました。そのときキリンのライバルだったのは同じほどの背丈であるラクダの仲間です。キリンは生きるために地上2m辺りの木の葉をラクダと奪い合わなければなりませんでした。やがてキリンはライバルのいないサバンナに進出してゆくわけですが、首が長くなったのはここからです。
現在サバンナには地面の草を食べるシマウマと、高さ2mぐらいのアカシアの葉を食べるレジェヌクなどが暮らしており、それ以上高いところはキリンの領分です。このように、同じ場所でもお互いの餌場を奪わないように暮らすことを「食い分け」と言い、サバンナでは、それが地面からの高さによって仕切られているんですね。

とはいえ、首が長ければそれだけで生き延びられるとは限りません。まずその体重を支えるに十分な骨格と、長い気道を一息で換気できる大きな肺がなければ直ちに窒息してしまいますし、何よりも、高さ5mにある脳に血液を送るためにはそうとう強靭な心臓が必要になります。では、そんなに血圧を高くしてしまいますと、水を飲もうなどとうっかり頭を下げようものならならば、今度は大量の血液が脳に流入して一発で脳溢血になってしまいます。ところが、驚いたことにキリンの頚動脈の終端には「ワンダー・ネット」と呼ばれる毛細血管の束のようなものがあり、その圧力を防ぐ働きをしているというのだそうです。

ならば、ではキリンはいったいどうやってこれだけの能力を一遍に手に入れることができたのか、ということになります。これに関しましては取り敢えず「定向突然変異」という考えが引っ張り出され、動物は環境の変化に曝されるとそれが突然変異の発生確率を高め、有用な能力を早く獲得するための「選択圧」として働くという解釈が宛がわれています。
ということでしたら納得できないこともないのですが、果たして本当なんでしょうか。加えて、そのように考えますと、今度は動物は必要に応じて進化するというラマルクの説を頭から否定することができなくなってしまいます。果たして、ダーウィンとラマルクのキリンの首は何故長い論争に完全な決着が付くのは、いったい何時のことでありましょうか。

首の短いキリンがいるかと言えば、いないということもありません。現在、アフリカの密林には「オカピ」という動物が暮らしているのですが、解剖の結果、このオカピはキリンと同じようにワンダー・ネットを持っていることが分かりました。とはいえ、首の短いオカピにどうしてそんなものが必要なんでしょうか。もしかしたらオカピはサバンナにおける時期キリンの座を、密林の奥から虎視眈々と狙っているのかも知れません。

進化と言いますのは途轍もなく長い時間を要しますので、これを実験によって証明することが中々できません。もしそれが科学的に立証できますならば何れは進化説、進化学といった体系を執ることになるのでしょうが、残念ながら今のところは進化論でしかありません。

現在進化中の生物紹介


環境に適応するため急速な進化を遂げた6種の動物(昆虫含)
 進化は、生物の形質が世代を経る中で変化していく現象のことである。生物は不変ではない。長い年月を経て緩やかなる進化を遂げていくものもある。環境によって加えらえる圧力のおかげで、人間も動物も適応を強いられているのだ。

 ここでは、今、リアルタイムで進化の途中にある6種の動物を見ていこう。


木の上で暮らす為、よくひっつく足に進化したトカゲ

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 フロリダの在来種の緑のトカゲは木々の低い場所を住処としていた。ところが、ここに茶色い外来種の親戚が侵入してきた。餌が乏しくなり、競争も激化した結果、彼らは低い場所を捨て、木の頂上に移住することにした。しかし高い場所に生える枝は細く、凹凸が少ない。そこでトカゲは環境に適応するために手足の腹を大きくし、鱗もくっつきやすく変化した。

 わずか15年、20世代のことである。もし人間の身長がこのトカゲと同じ早さで進化していたら、アメリカ人男性の平均身長は20世代で175cmから193cmになっていたことになる。



目を捨て、嗅覚と聴覚を研ぎ澄ませたエビ

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 進化による変化は発達だけでなく、退化も起こりうる。洞窟に潜むこの甲殻類にはまさにこれが起きている。このエビは光が届かない地下に生息しており、主に嗅覚と触覚を頼りにしている。そのため目が失われてしまった。

 このエビと地上で暮らす近縁種の脳を比較したところ、視覚がないばかりか、視覚に関連した脳の領域まで失いつつあることが判明した。一方、嗅覚と触覚を司る領域は発達を続けている。生活環境が神経構造を変えることを示す好例である。こうした変化が起きるまでに2億年ほどが経過しており、急速には思えないかもしれないが、進化としては比較的短い期間だそうだ。



気候変動により体色パターンが変化したフクロウ

 
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 気候変動によって、多くの生き物が適応を強いられている。茶色と薄灰色の2種があるフィンランドのモリフクロウがその格好の例だ。白く色づいた冬では、雪にまみれることで外敵の目をくらますことができる薄灰色が有利だった。

 しかし過去50年で冬がより温暖になった結果、注目すべき変化が現れた。薄灰色のモリフクロウが減少し、森の木々の色に近い、茶色い個体が増えてきたのだ。茶色いフクロウが増えるほどに、茶色い遺伝子が後世に伝えられるようになる。ただし、気候変動によってもたらされる量的淘汰圧に対する進化的反応が、野生において経験的に実証されたわけではないという。



水温の上昇で里帰りの時期を早めた魚

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 気候変動は、カラフトマスの行動にも変化を促している。水温が上昇したために、40年前と比べると、産卵のための海から母川への回帰が早まっているのだ。これは単なる行動上の変化ではなく、遺伝子レベルで起きている。

 1980年代から2011年の間、従来の時期の回帰を行うカラフトマスの数は20%減少したという。こうした変化はわずか1、2世代で起こっており、生物が気候変動に非常に素早く適応できる可能性を示唆している。



超耐性を身につけたトコジラミ

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 残念なことに、人類とトコジラミとの長年に渡る死闘は裏目に出てしまったようだ。彼らの殻と神経細胞が分厚く進化し、殺虫剤への耐性を身につけてしまったのだ。ニューヨークに住むトコジラミは、フロリダのものと比べて、殺虫剤に対して250倍もの耐性を誇る。急速な進化と言えば、昆虫の耐性の変化なのだそうだ。



毒に免疫を持ち出したネズミ

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 殺鼠剤ワーファリンが効かないイエハツカネズミが発見された。このスーパーネズミは、ドイツで遠縁に当たり、毒に耐性があるアルジェリアネズミと交配したことによって誕生した。

 この交配種には、親戚から非常に役立つ遺伝子が受け継がれている。通常、交配種は繁殖できないが、稀に親となった2種から適切なゲノムの組み合わせを受け継ぎ、少なくとも一時的には、純粋種よりも優れた力を有することがあるという。我々はまさに進化の瞬間を目撃したのだ。






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