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26話

遺存種 ― 古代の生き残り

文と写真　長谷川政美

「遺存種」とは、かつて繁栄していた生物がその勢力を減らし、現在は細々と存続しているものをいう。今回はそのような遺存種の一つであるシーラカンスを取り上げてみよう。

◎シーラカンスとヒトの関係

ヒトの祖先は、もともと陸上を4本足で歩く脊椎動物だった。そのような脊椎動物は「四足動物（しそくどうぶつ、Tetrapoda）」と呼ばれる。四足動物には両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類が含まれる。これらの陸上動物ももともとは水生の「硬骨魚類（こうこつぎょるい、Osteichthyes）」から進化したが、その中の「肉鰭類（にくきるい、Sarcopterygii）」と呼ばれるグループから進化したと考えられる。
硬骨魚類のうち、コイ、サケ、カツオなどわれわれになじみのある魚の大部分は、「条鰭類（じょうきるい、Actinopterygii）」と呼ばれ、鰭（ひれ）はすじと膜からできている。これに対して肉鰭類の鰭には文字どおり骨と筋肉があり、陸上を歩き回る動物の祖先にふさわしい。
ヒトが進化するにあたって特に重要だと考えられるイベントはいくつか数え上げられるが、その中でもおよそ3億7500万年前のデボン紀に、それまで水中で生きていた硬骨魚類が陸上に進出したことは大きい。
それに先立ってシアノバクテリアや植物が光合成で酸素を出すにつれて大気中の酸素濃度が高まり、それにつれてオゾンが増えたということがある。オゾンは酸素原子が酸素分子と結びついてできる分子だが、太陽から降り注ぐ紫外線を吸収する働きがある。紫外線は遺伝物質のDNAを破壊するため、陸上は生物が棲めない場所だった。それがおよそ4億5000万年前になると、オゾンが増えたおかげで生物が進出できるようになったのだ。
最初に進出したのは菌類と藻類の共生体である地衣類やコケなどの植物、それにヤスデやトビムシなどの節足動物が続いた。トビムシに近い祖先から昆虫が進化した。こうして陸上がさまざまな生物の生きられる環境になって、いよいよわれわれの祖先でもある四足動物の祖先が上陸したのだ。
その四足動物の祖先にあたる「肉鰭類（亜綱）」は、「総鰭下綱（そうきかこう、Crossopterygii）」と「肺魚下綱 （はいぎょかこう、Dipnoi）」から成る。そのうちの肺魚は、アフリカ、南アメリカ、オーストラリアに現存種が見られるが、総鰭類のほうは遅くとも恐竜（正確には非鳥恐竜）が絶滅した6600万年前までには絶滅したと考えられてきた。
最初の総鰭類はおよそ4億年前のデボン紀に現れるが、その中で「シーラカンス目（Coelacanthiformes）」というグループは長い地質時代を通じて化石としてたくさん見つかっている（図26-1a、b）。

シーラカンスのほぼ最後の化石が、およそ7000万年前のヨーロッパとアジアにいたマクロポマであり、図26-1cに杉浦千里による復元画を示す。これらの画像を見ると、数億年もの間、シーラカンスはほとんどそのかたちを変えなかったことが分かる。

ところが、このように繁栄を続けていたシーラカンスの化石が、マクロポマを最後にして恐竜絶滅の6600万年前以降まったく見られなくなるのである。従って、シーラカンスは恐竜とともに絶滅したと考えられていた。

◎トロール網にかかった奇妙な魚

1938年12月22日、南アフリカ共和国ケープ州のカルムナ河口の沖合5キロメートルのインド洋で、水深70メートルほどの海底を曳いていたトロール網に奇妙な魚がかかった（図26-2）。

全長1.5メートルの漁師の見たこともない魚だった。近くのイーストロンドンという漁港の町に帰航した漁師は、イーストロンドン自然史博物館の若き学芸員マージョリー・コートニー・ラティマー（1907～2004）に連絡した。開設して間もなかった博物館は、展示のためにこの漁師からいろいろな魚を分けてもらっていたのであった。
ラティマーは魚類学の専門家ではなかったが、この魚を見て重要な発見であることを直感した。この魚は肺魚、特にオーストラリアのネオケラトダス（図26-3a）と同じような立派な胸鰭と腹鰭をもっていることに気がついた。肺魚は淡水性であり、この魚は肺魚ではないが、何か貴重なものに違いないと。彼女が連想した肺魚も古くから化石が知られていて、およそ4億年前のデボン紀の肺魚・ディプノリンクス（図26-3b）も立派な胸鰭と腹鰭をもっていた。

ラティマーは、イーストロンドンから西に150キロほど離れた町グラハムズタウンにあるローズ大学の魚類学者ジェイムズ・レオナルド・ブライアリー・スミス（1897～1968）に手紙を書いて助言を求めた。図26-4が、彼女が手紙に添えたこの魚のスケッチである。

あいにくこの時期がクリスマス休暇と重なっていて、スミスがこの手紙を見たのは年が明けた1月3日になってからであった。その間、南半球の夏の高温の中、ラティマーはホルマリンを浸した布で魚の腐敗を必死に食い止めようと孤軍奮闘したが、無駄だった。ラティマーは腐敗した部分を廃棄せざるを得なかったのだ。年が明けた1月3日になってようやく手紙を見たスミスは、すぐに電報で彼女に対して「魚の骨格、鰓、内臓を保存するように」と指示したが、すでに手遅れだった。腐りやすい内臓はすでに捨てられた後だったのだ(1)。
ラティマーからの手紙とスケッチを見て、スミスはその胸鰭、腹鰭、尾鰭、鱗が見たこともないもので、恐竜とともに絶滅したと考えられていて、化石でしか知られていない古代の魚であると確信した。それはシーラカンスであった。恐竜とともに絶滅したと考えられていたシーラカンスが生きていたのだ！

◎シーラカンスの存在意義

スミスはこの魚を記載した論文のなかで、ラティメリア・カルムナエ（Latimeria chalumnae）と命名した。属名のラティメリアはこの標本の保存に尽力したラティマーへの賛辞であり、種名のカルムナエはカルムナ河口近くで捕獲されたことからきている。図26-2がこの時の標本である。このように新種を記載する際に使われた標本のことを模式標本（タイプ標本）という。
この模式標本の写真は、1999年8月7日に私がイーストロンドン自然史博物館（図26-5）を訪れた際に撮影したものである。その当時ラティマーさんは92歳でご存命であり、週一回くらいは博物館に顔を出しておられたようだが、その日は残念ながらお目にかかれなかった。

その前日の8月6日に私は、かつてスミスがいたグラハムズタウンのローズ大学を訪れていた。シーラカンスの記載論文を書いたスミスの没後に創設されたJ.L.B. スミス魚類学研究所（図26-6）のセミナーで、四足動物の起源とシーラカンスに関する分子系統学の講演を行った。

その当時私の研究室では、条鰭類、シーラカンス、肺魚、四足動物の間の系統関係に関する分子系統学的解析を行っていたので、その成果を発表したのである(2)。ただし、その結果は確定的なものではなく、四足動物にいちばん近縁な硬骨魚類は肺魚だという可能性が高いものの、シーラカンスがいちばん近縁である可能性や、シーラカンスと肺魚が近縁でその共通祖先から四足動物が進化した可能性も棄却できないというものであった（図26-7）。

当時の遺伝子データの量が少ないための誤差と、系統による分子進化速度の違いや塩基置換パターンの違いなどによって、系統樹推定の結果が不確定だったのである。
そのような状況は、個々の遺伝子データではなく、ゲノムスケールの大量データが得られるようになっても続いていたが、最近になって肺魚・四足動物近縁説が確立しつつあるように思われる(3)。このように、シーラカンスの祖先はたぶん直接四足動物を生み出した系統ではないが、肺魚の系統とともに四足動物の起源を明らかにする上で重要である。
シーラカンスは生き延びていたが、およそ7000万年ものあいだ、化石として発見されることなく命をつないでいたのだ。シーラカンスが深海で生きていたとすると、化石が見つからないのは新生代の深海堆積層が少ないことが理由かもしれない。しかし、イーストロンドン沖で最初に捕獲されたのが70メートルほどの海底であったことは、現生のシーラカンスは、比較的浅い海にも生息していることを示している。このことは、化石記録がいかに残りにくいものであるかを如実に示しているともいえる。化石記録はたくさんの幸運の積み重ねではじめて科学者の目に触れるようになるのだ。
1998年にはインドネシアのメナド・トゥア島 で新種のシーラカンス、インドネシアシーラカンス（Latimeria menadoensis）が発見され、現在生きているシーラカンスには少なくとも2種いることが分かっている。
最近の研究で、現生のシーラカンスの寿命が非常に長いことが分かってきた(4)。魚の鱗には樹木と同じような年輪ができる。シーラカンスの鱗を調べたところ、この魚の成熟に要する期間が40～69年で、寿命はおよそ100年と推定された。また、シーラカンスは卵胎生であるが、メスの体内で成長している子供のうろこを調べたところ、妊娠期間が５年に及ぶことも分かった。この魚は何億年もの地質年代をそのかたちを変えずに生き抜いてきたが、それぞれの世代の生き方も非常にスローなのである。

【引用文献】
1. キース・トムソン（1996）『シーラカンスの謎』清水長訳、河出書房新社．
2. Zardoya, R., Cao, Y., Hasegawa, M., Meyer, A. (1998) Searching for the closest living relative(s) of tetrapods through evolutionary analyses of mitochondrial and nuclear data. Mol. Biol. Evol. 15, 506–517.
3. Takezaki, N., Nishihara, (2017) Support for lungfish as the closest relative of tetrapods by using slowly evolving ray-finned fish as the outgroup. Genome Biol. Evol. 9, 93–101.
4. Mahé, K., Ernande, B., Herbin, M. (2021) New scale analyses reveal centenarian African coelacanths. Curr. Biol. 31, 1–8.