はるかむかし地球上のあらゆる生物の共通の祖先がいた。
まだ見ぬその姿は細菌のようだったのだろうか?
ダーウィンが夢見た、共通祖先から連なる全生物の進化の系統樹が、
生物のもつDNA情報にもとづいて、いまその姿を現しつつある。
進化生物学者である著者が撮影した貴重な写真コレクションを用いて、
動物界、なかでも昆虫綱、哺乳綱、鳥綱の驚きの進化を100点超の系統樹で表現する。
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。最新刊は『ウイルスとは何か』(仮題、中公新書、2023年1月刊行予定)。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。
第3話で有性生殖をするために植物は昆虫や鳥などの動物に花粉を運んで受粉を助けてもらう話をした。動物を引き寄せるために植物は美しい花を咲かせ、蜜を提供するようになった。
図6P3でも、セリ目のトベラ(アオスジアゲハ)、キク目のヒマワリ(セイヨウミツバチ)、ツワブキ(ホシホウジャクとヒラタアブ)、コスモス(ホシホウジャク)、シソ目のホトケノザ(ホシホウジャク)などにそれぞれカッコ内に示した昆虫が来て蜜を吸っている様子が見られる。
こうして受精してできた種子を散布する際にも、動物の働きが重要である。植物は動けないので動物に種子を遠くまで運んでもらわないと、分布を広げられない。美味しい実を動物に食べてもらって、糞と一緒に種子を散布してもらうのが広く用いられている方法である。
そのほかに、動物の体毛などにくっついて遠くまで運んでもらう方法もある。「ひっつき虫」とも呼ばれるキク科のセンダングサが用いている方法がそれである。センダングサの実には棘があり、棘には細かい毛が生えていて、哺乳類の毛につきやすくなっている。
同じような方法で動物に運んでもらうものに、シソ目ゴマ科のライオンゴロシがある。ライオンゴロシは図の写真からも連想されるように「悪魔のかぎ爪」とも呼ばれる。ライオンの口にこの実がからみつくと、外すことができず、餌をとれず餓死することから、「ライオンゴロシ」と呼ばれている。先がとがっているだけでなく、斜めに向かってかぎが出ているため、簡単には外せないのである。
ナデシコ目だけ目内の系統関係を詳しく示したが、そのなかで近縁な関係にあるサボテン科とディディエレア科には乾燥地に適応したものが多い。同じ目のギョリュウ(ギョリュウ科)も乾燥地に適応している。
またリンドウ目のフーディア(ガガイモ科)やパキポディウム(キョウチクトウ科)なども乾燥地適応したものである。サボテンやパキポディウムなどは、幹の内部に水分をたっぶりと蓄えて乾燥に対応している。
このマンダラには、食虫植物の写真がいくつか含まれている。ナデシコ目内で近縁な関係にあるモウセンゴケ科とウツボカズラ科、それとツツジ目のヘイシソウ(サラセニア科)である。
このうち、ウツボカズラとヘイシソウは違う系統であるが、どちらも壺型の捕虫葉をもち、よく似ている。これは収斂進化の結果である。実はそれだけではない。
第3話で出てきたコショウ目のヒドノラもその一つだが、図6P3のギンリョウソウ(ツツジ科)も光合成能力を失ったものである。ギンリョウソウは白い色から「ユウレイソウ」とも呼ばれる。
ヒドノラは生きた木の根に寄生する寄生植物だが、ギンリョウソウは生存に必要な有機物を菌類から得るもので、「菌従属栄養植物」と呼ばれる。以前は堆積した枯れた植物を分解して生きていると思われたため「腐生植物」と呼ばれたが、これは間違いで実際は菌類に寄生している寄生植物である。
ギンリョウソウのような菌従属栄養植物の進化は「共生」の本質について考えさせるものである。ほとんどの維管束植物は、菌根をもつ。これは、植物の根に菌類が共生してできる構造で、そのような菌は、「菌根菌」と呼ばれる。菌根は、土壌中から菌糸が吸収した無機物や水分を植物に与え、代わりに植物の光合成で作られた有機物をもらうためのものである。
第3話で出てきた4億年前の初期の維管束植物リニアの根にも菌根菌のようなものが見られるという。菌根菌は陸上植物の進化にとって重要なものであり、このような共生がなければ陸上植物の繁栄はなかったであろう。
植物は光合成で作るでんぷんなどの炭素化合物を菌類に与え、代わりに菌類から水分や窒素、リンなどをもらう。このような植物と菌類の関係は、「共生」であり、お互いに利益を得ているので双利共生という。これは一見平和的な関係に見えるが、その裏にはお互いの激しいせめぎ合いあるのだ。
植物の側からみると、菌類に与える炭素化合物をなるべく少なくしておきたいであろう。もちろん、植物がそのように意識するわけではないが、与えるものを少なくしても今まで通り窒素やリンなどをもらえるのであれば、そのほうが自身の適応度は上がるだろう。
ところが普通は、植物の側が菌類に与えるものを減らすと、菌類のほうも植物に与える窒素やリンを減らすという、制裁機構があるという。一見平和的に見える共生も、このようなせめぎ合いの結果として保たれているのだ。
ところが、ギンリョウソウのような菌従属栄養植物は、そのような制裁機構をくぐり抜けて菌類の菌糸から有機物を得て生きているのである(10)。どのような方法でギンリョウソウが菌類の制裁機構を回避しているかは不明だが、もともと双利共生の関係にあったと思われるものから、このような関係が進化することがあるのだ。もちろん菌根菌は植物から有機物をもらわないと生きられないので、ほかの植物とは双利共生の関係にあるが、そうして得た有機物の一部がギンリョウソウによって略奪されているのだ。
つづく
*もっと「進化」について知りたい人の入門書:
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。
4刷(2022年10月)。
*もっと「進化」を詳しく知りたい人に
最適の本:
☆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。
4刷(2022年10月)。
☆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全て作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)
☆じっくり読みたいならこちら!
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「全生物界の系統樹マンダラ」
・第2話「動物界の系統樹マンダラ」
・第3話「植物界の系統樹マンダラ」
・第4話「単子葉植物の系統樹マンダラ」
・第5話「真正双子葉植物の系統樹マンダラ」