870万種ともいわれる地球上の多様な生き物たち。
まだ私たちはそのごく一部しか知らないが、
実に多くのことが明らかにされてきてもいる。
進化生物学者である著者が、
世界中で長年撮りためた貴重な写真と文章で
思いのままに「生き物」を語る。
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。
現在、大気中の酸素分圧の割合は21%だが、石炭紀には30%近くもあった。石炭紀にこのように酸素濃度が高かった理由は、前回紹介したように、その頃に巨大な森林が出現したからである。樹木が大気中の二酸化炭素を吸収し、葉の中の葉緑体で太陽光のエネルギーを使って二酸化炭素を水と反応させ、ブドウ糖などの糖類を作り出す。これが光合成であるが、この際に酸素が放出される。この樹木が枯れるとそのまま地中に埋もれて石炭になった。
現在では枯れた木を分解する菌類がいる。分解は光合成とは逆の反応だから、酸素を消費して二酸化炭素を放出する。デボン紀・石炭紀に先立つシルル紀の後期には、植物はリグニンという物質を合成して幹を強化して光を求めて高く伸びるようになったが、それを分解できる生物がいなかったのだ。
リグニンはセルロースなどとも結合して存在するが、そのような状態ではセルロースも分解されなかった。そのために、枯死した樹木はそのまま石炭になったのである。
そのような状況は、石炭紀が終わって次のペルム紀が始まるおよそ3億年前に出現した新しいタイプの菌類のおかげで少しずつ変わっていった。「ハラタケ綱」(真正担子菌綱ともいう)と呼ばれる担子菌である。この新しい菌類がそれまで分解することが困難だったリグニンを分解する能力を進化させたのである。
図14-1に菌類(動物界、植物界などとならんで「菌界」という)の系統樹マンダラを示した。菌類は、細胞核をもたない原核生物の細菌と区別するために「真菌類」と呼ばれることもある。菌類は植物のような光合成を行なわない従属栄養生物であり、栄養をほかの生物に依存する。その際、動物のようにほかの生き物を食べるのではなく、消化酵素を体外に分泌して有機物を分解し、得られた養分を吸収する。
ペルム紀のはじめにリグニンを分解できるハラタケ綱が出現すると、枯れた巨木が分解されるようになり、物質循環が進んだ。ところがここでわれわれの祖先にとって大きな問題が起った。それは酸素の欠乏であった。
木の分解は酸素を消費して二酸化炭素を生み出す。そのために、ペルム紀の後半から、地球大気の酸素濃度は減少し始めた。古生代はペルム紀で終わるが、酸素分圧の割合は次の中生代三畳紀(2億5200万年前~2億100万年前)には15%、さらに続くジュラ紀(2億100万年前~1億4500万年前)には12%にまで極端に減少してしまった。
われわれ哺乳類の祖先である単弓類(図14-5)はまだ酸素が豊富だったペルム紀の前半に繫栄した。その時代、酸素分圧の割合は30%にも達した。ところが、ペルム紀末から三畳紀にかけて酸素濃度が減少すると、高酸素濃度に適応した単弓類にとって生きにくい時代になり、単弓類は次々に絶滅していった。衰退していく単弓類に代わって登場したのが恐竜であった。
恐竜は独自の呼吸法を進化させたのである。恐竜は6600万年前に絶滅したとされているが、その子孫は鳥類として現在でも繁栄を続けている。従って鳥類も恐竜の仲間であり、鳥類以外の恐竜を「非鳥恐竜」という。恐竜が進化させ、現在の鳥類が引き継いでいる呼吸法が「気嚢(きのう)」による呼吸である(図14-6)。
酸素濃度の減少はわれわれの祖先に大きな試練を与えた。生き物には環境の変化に適応する能力があり、酸素濃度の減少だけであればなんとか適応できたかもしれない。実際、単弓類から進化した哺乳類の中には、ヤクやチルー(図14-7)など標高5000メートルのチベット高原に生息するものがいる。
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』 (ベレ出版)。 イヌやネコやクマなど身近な生き物はすべて進化していまここにいる。もちろんヒトも。生き物の進化が一目でわかる「系統樹マンダラ」を多数掲載(系統樹の「見方」付き)。ささやかな「現代版 種の起原」ができました。
☆はじめの一冊にオススメ!
長谷川政美監修・畠山泰英構成『世界でいちばん素敵な進化の教室
』 (三才ブックス)。 本書は美しい写真とQ&A形式の簡潔な文章で、38億年におよぶヒトを含む生き物の進化を解説した超入門ビュアルブックです。子供から大人まで気軽に楽しんでいただけます。
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』 (ベレ出版)。 イヌやネコやクマなど身近な生き物はすべて進化していまここにいる。もちろんヒトも。生き物の進化が一目でわかる「系統樹マンダラ」を多数掲載(系統樹の「見方」付き)。ささやかな「現代版 種の起原」ができました。
ブックデザイン:西田美千子
イラスト:ちえちひろ
編集:畠山泰英(科学バー/キウイラボ)
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☆もっと知りたいならコレ!
長谷川政美著『系統樹をさかのぼって見えてくる進化の歴史 (BERET SCIENCE)
』 (ベレ出版)。 本書は当サイトで連載していた「僕たちの祖先をめぐる15億年の旅」を加筆修正および系統樹図をすべてつくり直して一冊にまとめたものです。カラー図版600点掲載。扉絵は小田隆さんによる描き下ろし。
※紙の書籍は品切れ。電子書籍のみ販売中。
ブックデザイン:坂野 徹
編集:畠山泰英(科学バー/キウイラボ)
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長谷川政美著『進化38億年の偶然と必然: 生命の多様性はどのようにして生まれたか
』 (国書刊行会)。 本書は当サイトの好評連載「進化の歴史」を大幅に加筆修正および図版を刷新。進化にまつわる重要かつ最新トピックスを余すところなく一冊にまとめたもの。
※電子書籍あり。
ブックデザイン:垣本正哉・堂島徹(D_CODE)
編集:畠山泰英(科学バー/キウイラボ)
<バックナンバー>
・第1話「コウモリの自然史」
・第2話「特異なコウモリ『アブラコウモリ』」
・第3話「海流と生き物の分布」
・第4話「海を越えた動物の移住」
・第5話「ヒグマの自然史」
・第6話「クマ科の進化」
・第7話「動物の長距離移動」
・第8話「スズメ目の進化」
・第9話「イヌの起源」
・第10話「ウマの起源」
・第11話「ネコの起源」
・第12話「動物のからだの模様の形成」
・第13話「光を求めて」
・第14話「酸素濃度の極端な増減」
・第15話「木材を食べるタマムシ」
・第16話「木材を食べる動物たち」
・第17話「物質循環をあやつる小さな生き物」
・第18話「退化と中立進化」
・第19話「目的なき性選択」
・第20話「鳥が飛べるようになったのは性選択のため?」
・第21話「音楽の起源」
・第22話「節足動物の進化」
・第23話「オスとメスの出会い」
・第24話「無慈悲なハチと慈悲深いハチ」
・第25話「チョウとガの進化」
・第26話「遺存種」
・第27話「植物の遺存種」
・第28話「クジラの進化」
・第29話「思い出に残る生き物たち」
・第30話「ネアンデルタール人との出会いに思いを馳せる」