著者プロフィール
長谷川政美（はせがわ　まさみ）
1944年生まれ。進化生物学者。統計数理研究所名誉教授。総合研究大学院大学名誉教授。理学博士（東京大学）。著書に『系統樹をさかのぼって見えてくる進化の歴史』（ベレ出版）『分子系統学』（岸野洋久氏との共著）『DNAに刻まれたヒトの歴史』（共に岩波書店）『新図説 動物の起源と進化―書きかえられた系統樹』（八坂書房）など多数。1993年に日本科学読物賞、1999年に日本遺伝学会木原賞、2005年に日本進化学会賞・木村資生記念学術賞など受賞歴多数。進化が一目でわかる「系統樹マンダラ」シリーズ・ポスターは全編監修を務める。

 

進化の歴史

ー時間と空間が織りなす生き物のタペストリー

第45話

哺乳類の台頭

文と写真　長谷川政美

◎非鳥恐竜の陰で進化した哺乳類

哺乳類は、苦難の時代にさまざまな新しい特徴を進化させていた。内温性はその一つである。いわゆる爬虫類はたいてい外温性である。朝になって日光を浴びてからだを温めてから活動するのだ。哺乳類の祖先だった哺乳類型爬虫類もそのような生活をしていたのであろう。
ところが、恐竜が勢力をふるうようになるにつれ、哺乳類の祖先は夜行性の生活を余儀なくされた。そのためには、日光を浴びなくてもある程度の体温を保つことのできる内温性の進化は必須であった。
内温性は食物から摂った栄養を材料にして体内で熱を作り出す仕組みなので、これを維持するにはたくさん食べなければならなくなる。かたちが同じであれば、動物の体重は体長の3乗に比例するが、体表の面積は体長の2乗に比例する。従って体重あたりの体表面積は体長に反比例する。体長が1/2になると、体重が1/8なのに体表面積が1/4なので、体重あたりの体表面積が2倍になるのだ。このようなわけで、体内で作り出される熱が体重あたり一定ならば、体重あたりでは、体表から逃げ出す熱の量は小さな動物ほど大きいことになる。
その点では、恐竜の陰で小さな動物の地位しか与えられなかった哺乳類は不利だったが、彼らはさまざまな方法でこれを克服した。

◎哺乳類の毛皮のかたち

その１つは、熱を失わない仕組みとしての毛皮である。毛皮は断熱材なので、外から熱を取り込む外温性の時代にはむしろ邪魔なものであり、進化することはなかった。われわれの祖先は毛皮を発明して、夜行性の生活に適応したのだ。
熱を失わないためのもう一つの方法は、からだのかたちである。ヘビのような細長い体形では外から熱を取り込むには適していても、体内で作り出した熱がすぐに逃げてしまう。そのために、その頃の哺乳類はずんぐりとした丸っこい体形だったと考えられる。球形が体重あたりの表面積最小になるのだ。
からだが小さいということは、熱が逃げやすいという弱点をもつが、われわれの祖先はこれを長所に変えるような生活をした。小さいということは、ちょっとした隙間に入り込んで風雨をしのぐことができる。モグラのように気温や湿度の一定した地中に穴を掘ってもぐり込んだ哺乳類もいただろう。からだの大きな恐竜にとっては均一の環境に見える森でも、小さな哺乳類にとっては多様な環境を提供するものであった。岩場にできた隙間、下草の陰、木の根元にできた隙間、木の洞、さらに木の種類によって違った環境が小動物に提供された。それぞれの生息環境で果たしているそれぞれの動物の生態的地位をニッチというが、小さな動物ほど可能なニッチが多くなる。小型の哺乳類はそのような多様な環境で、さまざまな種に分化した。
さまざまな環境のなかで、樹上生活に適応した系統はその後の哺乳類の進化にとって特に重要だったと思われる。夜の闇のなかで木の上を動き回って昆虫などを捕らえて食べるものが現われた。そのような生活には、敏感な視覚、聴覚、臭覚の進化とともに、それらの感覚器官から脳に集まる情報を統合して、瞬時にからだの各部位を動かさなければならない。こうした動きを司るのが大脳新皮質であり、この時期に哺乳類の祖先で進化し、その後それが巨大化した。
哺乳類のなかには、胎盤を発達させて、卵ではなく、胎児のかたちで子供を産む真獣類も現れていた。さらに哺乳類は複雑なかたちをした独特の臼歯を進化させた。このことで、食べ物を切り裂くだけでなく、すりつぶすことができるようになった。彼らは、高度な咀嚼能力によってほかの動物には及ばないほど高い栄養吸収能力を身に着けた。
このように、われわれ哺乳類の祖先は、恐竜の陰で夜行性生活を余儀なくされたおかげでさまざまな新しい能力を身に着けることができたのだ。また多様な環境を使うことができた小さな哺乳類は、たくさんの種に分かれていった。ここで多様な種を生み出すには、からだが小さいことが次に述べるように別の面でも有利に働いたと思われる。
図45-1に、現生の哺乳類と鳥類における体重と最大寿命の相関関係を示した。さまざまな環境でさまざまな生活をしている動物をまとめて解析しているので、それぞれのプロットは回帰直線のまわりに大きくばらついている。

生活スタイルの似た動物だけを集めて解析すればもっときれいな相関関係が得られるが、この大雑把な解析でも相関関係は明らかである。小さな動物は、大きな動物にくらべて短命な傾向が明らかだ。さらにこの図から同じ体重であれば、鳥類にくらべて哺乳類のほうが短命であることがわかる。
恐竜の寿命がどうだったかについて確かなことはわからない。鳥類は恐竜から進化したのだから、恐竜も寿命が長かったと考えたくなるが、鳥類は空を飛ぶようになって長寿になったのかもしれない。なぜならば、哺乳類のなかでも、鳥類のように空を飛ぶようになった翼手目のコウモリは、同じ体重の陸上性哺乳類よりも長寿の傾向があるからだ。しかしながら、恐竜の時代の哺乳類は、恐竜にくらべて圧倒的に小さな動物だったので、彼らの寿命が非鳥恐竜にくらべてはるかに短かったことは確かであろう。
さらに前にも触れたが、小さな動物の代謝率は大きな動物にくらべて高い。図45-2に哺乳類と鳥類における体重と体重あたりの代謝率の相関関係を示した。

図45-1にくらべてよりきれいな相関関係が見られる。この関係は、体重と体表面積の関係からきている。小さな動物ほど体重あたりの体表面積が広くなるので、熱を失いやすく、その分体重あたりの代謝率が高くなるのである。ここで鳥類のほうが哺乳類にくらべて代謝率が高くなっているのは、飛翔というエネルギーをたくさん必要とする行動からきているのであろう。
いずれにしても恐竜時代の哺乳類の代謝率が高かったことは確かである。代謝率が高いということは、細胞内のDNAが突然変異を起しやすいことになり、寿命が短いことは世代交代が速く、時間あたりの進化速度が速くなることを意味する。このようなことから、小さな哺乳類は進化の可能性を秘めた存在であった。

◎非鳥恐竜にとって脅威となった哺乳類

このようにして進化してきたわれわれの祖先は、白亜紀後期になって非鳥恐竜といよいよ直接対決したのかもしれない。もちろん、小さな哺乳類にとって大型恐竜はとうてい相手にはならなかったが、小型非鳥恐竜の卵を狙う哺乳類が現れたとしても不思議ではないだろう。両者の間の関係が具体的にどのようなものだったかはわからないが、哺乳類が直接の原因となって小型非鳥恐竜を衰退させた可能性があるのだ。
ところで、小型とはいっても１～２メートル程度の大きさの恐竜にとって、ネズミ程度の大きさしかなかった哺乳類がどうして彼らの生存を脅かすような脅威になり得たのだろうか。非鳥恐竜と哺乳類の関係を直接調べることは難しいが、現在の鳥と哺乳類の関係を調べるとヒントが得られるかもしれない。
1600年以降に絶滅した鳥類の90％以上は、島に生息するものであった。絶滅の原因は、多くの場合、ヒトが持ち込んだネズミなどの哺乳類によるものだったと考えられる。大型の海鳥の場合、比較的大きなクマネズミ属Rattusは脅威となり得ても、小さなハツカネズミMus musculusはとうてい脅威にはなり得ないと考えられていた。ところが、2007年に南アフリカ・ケープタウン大学のロス・ワンレスらのグループは驚くべきことを発見した。
彼らは、南大西洋のゴッホ島の大型のアホウドリであるゴウワタリアホウドリDiomedea dabbenenaの繁殖地で、ハツカネズミが体重で300倍もあるアホウドリの健康なヒナを捕食している現場を撮影したのだ。ハツカネズミによる捕食のせいで、この島のゴウワタリアホウドリの繁殖率が低く、絶滅の危機にあるという。このように小さな動物が大きな動物の捕食者になることがあるのだ。白亜紀後期にも、哺乳類と小型の非鳥恐竜の間でこのようなことが起ったのかもしれない。

つづく