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『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）、『系統樹をさかのぼって見えてくる進化の歴史』（ベレ出版）、『世界でいちばん美しい進化の教室』（監修、三才ブックス）、『共生微生物からみた新しい進化学』（海鳴社）、『進化38億年の偶然と必然』（国書刊行会）など多数。進化に関する論文多数。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。全編監修を務める「系統樹マンダラ」シリーズ・ポスターの制作チームが2020年度日本進化学会・教育啓発賞、2021年度日本動物学会・動物学教育賞を受賞。

 

進化の目で見る生き物たち

第7話

動物の長距離移動

文と写真　長谷川政美

◎鳥の渡り

日本ではツバメ（図7-1）やアオバズク（図7-2）は春から夏の間しか見かけることはない。その間に彼らは日本で産卵から子育てまでを行ない、秋になると東南アジアに渡る。逆にマガモ（図7-3）は秋から冬の間しか日本にいない。

春から夏の間シベリアで子育てを行ったあとで、越冬のために秋に日本に渡ってくるのである。日本では、ツバメやアオバズクのような渡り鳥を夏鳥、マガモのようなものを冬鳥と呼ぶ。
このほかに、旅鳥と呼ばれるものがある。渡りの途中に日本に寄るものである。ノゴマ（図7-4）は北海道では夏鳥として繁殖するが、本州では渡りの途中で見かける旅鳥である。キョクアジサシ（図7-5）は1年の間に北極圏と南極圏を往復するので、もしも日本が渡りの経路に入っていれば旅鳥になるが、日本は経路から外れているのでときおり迷鳥として記録されるだけである。

北極から赤道までの距離は1万キロメートルである。メートル法では北極から赤道までの距離の1千万分の1が1メートルと決められているからである（地球は完全な球ではないので誤差はあるが）。従って、毎年北極と南極を往復するキョクアジサシは、毎年4万キロメートル近くの渡りをしていることになる（キョクアジサシが極点にまでいくわけではないので、近くとした）。キョクアジサシの長寿記録は26歳なので、この個体が生涯で渡りのために飛行した距離はおよそ100万キロメートルになる。地球から月までの距離は38万キロメートルだから、月までの1往復半になる(1)。
インドガン（図7-6）の渡りは、キョクアジサシとくらべると距離的にはそれほどではないが、過酷である。

彼らは春から夏にかけて標高がおよそ4500メートルのチベット高原で子育てを行った後、秋にはヒマラヤの上空、標高1万メートルのあたりを飛んでインドに渡り、冬を越す。そして次の春に繁殖のため再びヒマラヤを超えてチベット高原にやってくるのだ。
標高1万メートルの空気中の酸素濃度は、海抜0メートル地点の28％に過ぎない。哺乳類にはそのような環境に耐えられるものはいない。鳥類は恐竜の中の一つのグループから進化したものであるが、祖先の恐竜が進化させた独自の呼吸法のおかげで、インドガンのような渡りができるのである(2)。
なぜ渡り鳥は毎年わざわざこんなに大変な旅をするのだろうか。最大の理由は餌の確保にあると思われる。ツバメやアオバズクは冬の期間を東南アジアの熱帯地方で過ごす。熱帯地方では年間を通じて餌が手に入りそうなので、渡りをせずにそのままそこで子育てをすればいいのにと思われるかもしれない。しかし、幼鳥に与える餌の問題を考えるとそうはいかない事情がある。
香川県でアオバズク（図7-2）について、幼鳥が大量の餌を要求する時期に何を食べているかを調査した研究がある(3)。7月にコウモリが食べられていた一例があるが、餌の大半は昆虫であった。孵化して間もない6月から7月は鱗翅（りんし）目のスズメガ科とヤガ科、鞘翅（しょうし）目（甲虫）のコガネムシ科とカミキリムシ科が多かったが、7月下旬から9月まではアブラゼミ、クマゼミ、ニイニイゼミなどのセミ（半翅目）が餌の大半を占めた。日本では子育ての時期を通じてさまざまな昆虫の爆発的な発生があるために、順調な子育てが可能であるが、熱帯地方ではそうはいかないのではなかろうか。
それでは渡り鳥たちはなぜ間違わずに毎年ほぼ同じ経路を飛べるのだろうか。かつて地球全体が分厚い氷で覆われていたという「スノーボール（全球凍結）仮説」の理論的な基礎づけを1992年に行なったカリフォルニア工科大学の地球物理学者のジョゼフ・カーシュヴィンクは、1980年代から動物が地球磁場を感知して長距離の移動を行なっている可能性の研究もしてきた(4)。彼によると、伝書バトの頭部には磁性をもった微小な結晶が埋め込まれていて、目隠しをして放しても自分の巣に戻ることができるのだという。渡り鳥などが渡りの経路を決めるのに、磁気を使うことがどの程度一般的かについてはさまざまな意見があるが、渡りに磁気が関わっていることは確かである。最近は、渡り鳥が磁気を感知して経路を決める仕組みを解明する研究も進んでいる(5)。網膜にある光受容タンパク質のクリプトクロムが、磁気受容に関わっているというのだ。
ヨーロッパヨシキリ（Acrocephalus scirpaceus；スズメ目ヨシキリ科）は、ヨーロッパで繁殖し、サハラ砂漠以南のアフリカで越冬する。最近の研究で、ヨーロッパヨシキリが地球磁場をGPSのように使って渡りの経路を決めていることが明らかになった (6)。

◎哺乳類の大移動

渡り鳥のような大規模な季節的移動は哺乳類でも見られる。日本では、ザトウクジラ（図7-7）が冬から春先にかけて小笠原や沖縄の海で出産や子育てをするが、彼らは夏の間は、アリューシャン列島、オホーツク海、カムチャッカ半島周辺など北の海で過ごす。その間彼らは北の海の豊かな幸を食いだめする。南の海で子育てする期間、彼らはほとんどなにも食べずに過ごす。

北の寒い海のほうが、南の暖かい海よりも食べ物が豊富なのだ。それはなぜなのだろうか。それには水の比重が4℃で最大だということが関係している。海水は塩濃度によって最大比重の温度が変わるが、いずれにしても0℃に近い冷たい水の比重が大きいということである。従って暖かい海では冷たい水が海底に沈んだままで、対流が起らない。ところが、北の海では、冷たい空気によって冷やされた海水面付近の水が重くなって海底に沈むため、対流が起る。この対流によって海底に沈んでいた養分が巻き上げられて、海水面近くの生態系が豊かになるのだ。そのために北の海では食べ物が豊富で、ザトウクジラは滞在中にたっぷりと食いだめすることができるのだ。
陸上の哺乳類でも大規模な季節的移動が見られる。その中でもヌー（図7-8）の大移動はテレビの映像などで見られたひとが多いであろう。

東アフリカ・タンザニアのセレンゲティでは、およそ120万頭のオグロヌーの大移動が毎年繰り返される。生まれて間もない幼獣も混じって一緒に移動するのだから、多くの犠牲を生じる。最大の難関がタンザニアとケニアを隔てるマラ川で、ワニに襲われたり、他個体に押しつぶされたりなどして、ここを渡る際に溺死するものが多い。毎年平均すると6,250頭が犠牲になるという。死体の一部はワニに食べられるが、魚に食べられる分も多い。ヌーの骨は、川の中で時間をかけて分解され、川の生態系を豊かに保つことに貢献しているという(7)。

◎地球を2周したケナガマンモスの長距離移動

最近の研究で、絶滅したケナガマンモスが驚くべき長距離を移動していたことが分かった(8)。ケナガマンモス（図7-9a）はおよそ40万年前にシベリアで進化し、ヨーロッパ、中国、北アメリカ北部に拡がった。最初はヨーロッパにいたネアンデルタール人による狩猟対象になり、その後ネアンデルタール人に代わってユーラシア大陸に拡がった現生人類の狩猟対象になった（図7-9b）。

こうしてケナガマンモスは次第に衰退していったが、1万2000年前に最後の氷河期が終わると、寒冷気候に適応していたケナガマンモスはほとんどの地域で絶滅し、小さな集団をわずかに残すだけになった。そして紀元前2000年頃には東シベリアの北極海のウランゲリ島に残っていた最後の個体群も絶滅した。
ケナガマンモスの牙の化学分析によって、このマンモスの暮らしぶりが見えてきた。マンモスの牙は生まれてから死ぬまで成長を続けたので、先端（生まれた頃にできたもの）から根元（死ぬ直前にできたもの）までの化学組成を調べることによって、そのマンモスが一生を通じてどこにいたかが分かるというのである（図7-10）。

調べられたのは、およそ1万7000年前の最後の氷河期のアラスカで28歳くらいの年齢で死んだオスのマンモスであった。ケナガマンモスとしては早死にだったと思われる。古代DNA解析からX染色体を1本しかもたないのでオスであることも判明している。
ストロンチウムという元素には異なる原子量をもついくつかの安定同位体がある。そのなかの2つである⁸⁶Srと⁸⁷Srの存在量に着目した解析がある。土壌中のこの同位体の存在量の比（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）は、地球上の場所によって違うのでそこで育つ植物の組成にも反映される。それを食べて伸びるマンモスの牙にも、その土地に固有の同位体比が刻印され、マンモスがどこで餌を食べたかが分かるのである。酸素の同位体比も同様に用いることができる。
1.7メートルの牙の先端から根元までの長さに沿ったおよそ34万点でそのような解析をすることによって、研究者たちはこのオスのケナガマンモスが28年間で移動した経路をトレースしたのである。その結果、移動距離の総計は地球2周に相当することが分かった。平均すると毎年およそ3000キロメートル、アラスカの大地を移動していたことになる。
ただし、現生のゾウでもこのような長距離移動は見られる。アフリカ・ガボンのマルミミゾウ（Loxodonta cyclotis）の調査によると、オスもメスも1年間でおよそ2840キロメートル移動するという(9)。
ケナガマンモスの移動距離は年齢によって違っていた。親と一緒に群れの一員として過ごす16歳までの幼少期では決まったルートを季節的にたどる傾向があったのに対して、青年期以降の移動は広い範囲のより長距離の移動であったという。ケナガマンモスの移動距離の推定には、同位体比が変わらない地域内を歩き回る分は含まれないので、この個体が一生の間に歩いた距離を総計すると実際には地球2周分をはるかに超えたであろう。
この解析でもう一つ分かったことがある。植物食哺乳類の体内に取り込まれる窒素の２つの安定同位体量の比、¹⁵N/¹⁴N、が飢餓状態では上昇するという研究がある(10)。実はこのケナガマンモスの牙に含まれる窒素の同位体比が死の直前の冬に急激に上昇していたのである。この個体は餌を摂れずに飢餓に苦しみながら28歳の短い生涯を閉じたものと考えられる。

【引用文献】
1. コリン・タッジ（2012）『鳥 ― 優美と神秘、鳥類の多様な形態と習性』黒沢令子訳、シーエムシ―出版．
2. 長谷川政美（2020）『進化38億年の偶然と必然』国書刊行会．
3. 野口和恵（2002）香川県におけるアオバズクNinox scutulataの営巣状況と食性．香川生物 29, 39-44．
4. Kirschvink, J.L. (1982) Birds, bees and magnetism. Trends Neurosci. 5, 160-167.
5. Xu, J., Jarocha, L.E., Zollitsch, T., et al. (2021) Magnetic sensitivity of cryptochrome 4 from a migratory songbird. Nature 594, 535-540.
6. Kishkinev, D., Packmor, F., Zechmeister, T., et al. (2021) Navigation by extrapolation of geomagnetic cues in a migratory songbird. Curr. Biol. 31, 1–7.
7. Subalusky, A.L., Dutton, C.L., Rosi, E.J., Post, D.M. (2017) Annual mass drownings of the Serengeti wildebeest migration influence nutrient cycling and storage in the Mara River. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, 7647–7652.
8. Wooller, M.J., Bataille, C., Druckenmiller, P., et al. (2021) Lifetime mobility of an Arctic woolly mammoth. Science 373, 806-808.
9. Mills, E.C.,Poulsen, J.R., Fay, J.M., et al. (2018) Forest elephant movement and habitat use in a tropical forest-grassland mosaic in Gabon. PLoS ONE 13(7), e0199387.
10. Funck, J., Kellam, C., Seaton, C.T., Wooller, M.J. (2020) Stable isotopic signatures in modern wood bison (Bison bison athabascae) hairs as telltale biomarkers of nutritional stress. Can. J. Zool. 98, 505–514.