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。復旦大学生命科学学院教授（中国上海）。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）『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）『遺伝子が語る君たちの祖先―分子人類学の誕生』（あすなろ書房）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。

 

僕たちの祖先をめぐる15億年の旅

第15話

ナメクジウオとヒトの共通祖先

文と写真　長谷川政美

動物界全体の系統樹マンダラ（図15－1）をご覧ください。「綱」よりも大きな分類単位が「門」で、さらにその上が「界」です。この系統樹マンダラは動物界を構成する門のあいだの進化的な関係を表わしています。

◎四足動物の祖先

陸上脊椎動物つまり四足動物の祖先をさらにさかのぼると、次に出会うのが肺魚（図15－2）との共通祖先●18です。分子系統学からは、四足動物の姉妹群が肺魚だとされています。
肺魚はアフリカ、南アメリカ、アフリカに分布しています。河川や池などに生息し、乾季に水が涸れるようなことがあっても肺呼吸によって生き残ることができます。
肺魚の幼体はカエルのオタマジャクシのように鰓（えら）呼吸をしますが、成体では肺が発達し、酸素の取り込みの大半を肺に依存するようになります。両生類がこのような祖先から進化したというのもうなずけます。

僕たちの祖先をさかのぼる旅で次に出会うのが、シーラカンス（総鰭類; そうきるい）との共通祖先●19です。シーラカンスと肺魚をあわせて「肉鰭類（にくきるい）」と呼びますが、四足動物もこの仲間から進化したので肉鰭類に含まれます。シーラカンスや肺魚の肉質の鰭（ひれ）が四足動物の足に相当します。
図15－3（下図）がユーステノプテロンというおよそ3億8500万年前のデボン紀に生きていた肉鰭類の化石です。4本の足に相当する鰭には筋肉で囲まれた骨があり、四足動物の祖先に近いと考えられています。共通祖先●18や●19（図15-1）はこのような動物だったのでしょう。

図15－4が現生のシーラカンス（上）と中生代三畳紀（2億5,100万年前～1億 9,960万年前）のシーラカンス化石（下）です。2億年も離れたこの2つの生き物は非常によく似ていますが、2億年間にわたってシーラカンスはあまりかたちを変えなかったことが分かります。下の化石シーラカンスが生きていた三畳紀は哺乳類の共通祖先●15（図11－1）の時代ですが、その後、現在までシーラカンスの系統ではあまり目立った変化がなかったのに対して、哺乳類の系統ではカモノハシ、ハリモグラ、カンガルー、ゾウ、アルマジロ、ライオン、クジラ、コウモリ、ヒトなど実に多様な動物が進化しました。このことから、シーラカンスは「生きた化石」と呼ばれます。
化石記録によると、シーラカンスは中生代三畳紀よりもはるかに古い古生代デボン紀に現われ、古生代、中生代を通じて繁栄しますが、中生代白亜紀と新生代古第3紀との境界である6,600万年前以降になると化石として見つからなくなります。そのためにシーラカンスは、恐竜などと一緒に6,600万年前に絶滅したものと考えられてきたのです。ところが、1938年になって南アフリカのイーストロンドンという町で生きたシーラカンスが捕獲され、20世紀の科学史上の大ニュースになりました。化石上の生物が生きていたのです。
図15－4（上）のシーラカンスはそのときの個体の標本です。新しい種を記載するのに使われた標本のことを「タイプ標本」と呼びますが、これが現生シーラカンスのタイプ標本です。

◎脊椎動物の共通祖先

四足動物、肺魚、シーラカンスなどはすべて背骨をもった動物です。そのほかに一般に魚類と呼ばれているものも背骨をもっています。これらが「脊椎動物」です。
しかしながら、魚類は進化的にまとまった一つのグループを形成しているわけではありません。魚類はサメやエイなどの「軟骨魚類」とそのほかの「硬骨魚類」に分けられ、硬骨魚類のなかから僕たちヒトを含む四足動物が進化しました。 硬骨魚類には、肺魚やシーラカンスも含まれますが、これまで見てきたように彼らが硬骨魚類のなかで特に僕たちに近い親戚なのです。
硬骨魚類のうち、肺魚とシーラカンスなど肉鰭類を除いた残りを「条鰭類（じょうきるい）」といいます。鰭が肉鰭類のような肉質ではなく、すじと膜からできているからです。僕たちが日常的に目にする魚のうちでサメやエイなど軟骨魚類を除いたものはたいてい条鰭類です。現生魚類の大部分にあたるおよそ2万7,000種がこれに含まれます。

僕たちとシーラカンスの共通祖先●19をさかのぼると条鰭類との共通祖先●20に出会います。●20の子孫が硬骨魚類です。僕たち四足動物は普通硬骨魚類とは呼ばれませんが、進化的には硬骨魚類の一員です。硬骨魚類のなかから進化したのですから。
さらに祖先をさかのぼる旅を続けて次に出会うのが、軟骨魚類との共通祖先●21です。軟骨魚類にはサメやエイが含まれます。●21の子孫は顎（あご）をもっているので、「顎口類（がくこうるい）」と呼ばれます。顎が進化して、食べ物を口で噛み砕くことができるようになったのです。

さらにさかのぼると●22に出会いますが、これはヤツメウナギやヌタウナギ（図15－5）など「円口類」と僕たちの共通祖先です。この段階ではまだ顎が進化しておらず（このため円口類のことを無顎類ともいいます）、図15－1の系統樹マンダラのなかのウミヤツメの写真が示すように円形の口になっています。●22の子孫は背骨をもっているということで、脊椎動物（脊椎動物亜門）と呼ばれます。

◎背骨の役割

背骨をもつということは、骨格を体内にもつということで、内骨格といいます。一方、昆虫など節足動物のからだは外骨格で囲まれています。外骨格で囲まれていると、からだを大きくするのが難しくなりますが、節足動物では脱皮をすることによってこの問題を解決しています。しかし、この方法でもむやみにからだを大きくすることはできません。からだが重くなって、それを支えるために外骨格をどんどん厚くしなければならなくなるからです。

一方、内骨格の動物では骨格の外側に筋肉をつけるため、節足動物ほどは大きさの制約を受けないのです。図15－6（上図）は4億4,370万年前～約4億1,600万年前の古生代シルル紀のウミサソリの化石です。彼らはシルル紀から次のデボン紀はじめにかけて肉食性の捕食者として非常に繁栄しました。ウミサソリは節足動物ですが、脱皮を繰り返すことで最大で体長2.5メートルに達するものもいました。その頃の僕たちの祖先の脊椎動物は小さく、ウミサソリに捕食される存在だったのです。
ところがそのあと、4億年前頃のデボン紀になると、脊椎動物は大型化し、さらに強力な顎を進化させて、捕食者としてそれまで生態系の頂点にいたウミサソリにとって代わったのでした。

図15－7（上図）は「板皮類」と呼ばれるデボン紀後期における最大の魚類であり、捕食者としての頂点にたっていたダンクルオステウスで、体長は10メートル近くにもなったといいます。脊椎動物の内骨格の有利さは、その後、陸上に進出してから更に高まりました。重い鎧に包まれた節足動物は、大型の捕食者として君臨するには、水中よりも重力の影響が強くなる陸上ではさらに不利になったのです。

◎脊索動物の共通祖先

これから先に出会うのは背骨をもたない生き物との共通祖先ですが、次に出会うのがまったく思いがけない生き物との共通祖先です。それはホヤ（図15－8）との共通祖先●23です。

ホヤの仲間を「尾索動物」といいます。ホヤは体全体が被嚢という膜で包まれていて、海底に固着した生活をおくります。被嚢には入水口と出水口の2つの穴があり、被嚢を収縮させることで水流を起こし、そのなかに含まれる小さな生き物を食べています。
ホヤは、およそ僕たちの親戚というイメージからはかけ離れたものに見えます。ところがこのような姿は成体のものであって、彼らも幼生の時期にはオタマジャクシの形をしていて、尾をふって泳ぐことができるのです。その時期には、尾の部分に脊索や筋肉があるので泳ぐことができます。幼体で脊索が尾にあることから「尾索動物」と呼ばれています。
ホヤのような動物が脊椎動物の姉妹群であるとは驚きですが、成体の姿からはおよそ僕たちの親戚とは思えないものでも、幼生の時期を見ると結構近い親戚であることが分かるのです。

次に出会うのがナメクジウオ（図15－9）との共通祖先●24です。ナメクジウオは名前の通り、魚のような体型をしていますが、背骨はありません。ナメクジウオは英語で「lancet fish」、「lancet」とは先のとがった外科用の両刃メスのことで、この動物のかたちからきています。頭から尾にかけて脊索が発達し、からだをくねらせて泳ぎます。ナメクジウオの仲間を「頭索動物」と呼びます。
共通祖先●24から頭索動物、尾索動物、それに僕たち脊椎動物が進化したのですが、これらは「脊索動物門」と呼ばれます。ホヤを含めてこれらの動物では、発生のある段階で脊索が発達するからです。

つづく（次話）