収束進化とは?

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収束進化とは、さまざまな生物が独立して同様の特性を進化させることです。

たとえば、まったく関係がないにもかかわらず、サメとイルカは比較的似ています。サメは、水中の血を嗅ぐ致命的な能力を持つ産卵魚であり、イルカは、クリック音を鳴らしてそのエコーを聞いて移動する好奇心旺盛な哺乳類です。 2人の最後の共通の祖先が2億9千万年前に海を泳いだことを考えると、これらの違いはそれほど驚くべきことではありません。

その古代の共通の祖先から、1つの系統が陸地を打ち出し、オオカミのような哺乳動物に進化しました パキケタス後に水に戻り、クジラやイルカに進化します。別の血統は海に置かれたままで、現代のサメになるために微調整が行われました。しかし、曲がりくねった道にもかかわらず、両方の動物は同様の進化的ニッチに終わりました:滑らかな肌と獲物を追いかけるのに理想的な水切りフィンを持つ流線型のスイマー。

地球のそれぞれの生息地には、独自の課題があります。時々、異なる種が同じ問題に対して同じ解決策を開発します。生物学者はこのプロセスを、2つの生物が共通の祖先から共同で継承しなかった特性を共有する場合に、収束的進化と呼びます。

収束型進化と発散型進化

ダーウィンのフィンチなどの進化の古典的な例は、反対のプロセス、つまり分岐進化を示しています。 1800年代後半にアメリカの宣教師で自然主義者のJ. T.グリックによって一般化されたこの用語は、特定の環境でさまざまな役割に適合するために1つの単一の種が多くなることを表します。たとえば、ガラパゴスフィンチの中で、さまざまな島で利用できるさまざまな種類の食品によく一致するように、くちばしの形状が変更(または分岐)されました。

対照的に、収束進化は、種が明確に始まり、その後類似性が増すと発生します。たとえば、同じ島にさまざまなオウムとオオハシを投棄するとします。虫を引っ掛けるのに非効率なくちばしを持つ個人は、彼らの悪いくちばしの遺伝子を子孫に渡さずに空腹になって死ぬかもしれません。しかし、オウムとオオハシは幸運にも、バグをつかむことに成功したくちばしを手に入れることができ、生き残って、バグをつかむくちばしの遺伝子を伝えます。それがその生息地で生き残るための最も成功した設計であるので、世代後、両方の種の子孫は同じくちばしの形に収束する可能性があります。

収束進化の根底にある概念は、ダーウィンの進化論を疑ったにもかかわらず、1800年代半ばに、同じように構築された体の部分(同族体)を持つ動物と、同様の目的があります(アナログ)。たとえばイルカのひれと人間の手は、私たちの最後の共通の祖先から機能が分岐しているにもかかわらず、同じ骨構造を持っているため、相同です。一方、イルカのヒレはフカヒレの類似物です。それらは目的が同じですが、形が異なります。独立して(そして収束的に)進化したからです。

人間とタコは別々に進化し、虹彩、レンズ、網膜を備えたカメラのような目を生み出しました。これは、イメージングデバイスのすべての重要な部分です。 (画像クレジット:Shutterstock)

収束進化の例

収束進化の例はたくさんありますが、おなじみの動物種で見るのが最も簡単です。たとえば、ジャイアントパンダの体の一部は親指に似ており、生物学者のスティーブンジェイグールドが1970年代にIncorporating Nature Magazineで述べたように、動物はこれを使って竹を掴みます。人間とタコのどちらにも、虹彩、レンズ、網膜を備えたカメラのような目があります。これらはすべて、イメージングデバイスの重要な部分です。そして、コウモリと鳥の両方が翼を持っています。

これらの特性が表示される場合と同様に、よく見ると、それらの独立した起源が明らかになります。 5桁の指と手のひらから突き出ている親指のような太い骨を持つパンダの足は、人間の手のようには見えません。霊長類が約5,000万年前に対抗可能な親指を進化させたのに対し、パンダは2,000万年前にそれを実行した(そして私たちの最後の共通の祖先は650万から9000万年前に生きた)とすれば、それは理にかなっています。同様に、タコの目の独特の配線は、盲点がないことを意味します。鳥の羽は「腕」に似ていますが、コウモリの羽は指を細くした「手」のように見えます。オーウェンのカテゴリーを使用するために、これらは類似した身体部分ではなく類似しています。

収束進化の原動力は、環境によって提供される特定の役割の可用性です。サメであろうとイルカであろうと、海は水泳が早い捕食者です。空にはチラシが必要であり、木に住んでいる、または木を広範囲に扱う生き物は、尾、手、または爪で枝をつかむことができる必要があります。

現代の最も劇的な例の1つは、2つの完全に収束した動物のグループです。オーストラリアの有袋類の哺乳類は、ポーチで初期を過ごすことと、他の地域に生息する胎盤から生まれた哺乳類です。オーストラリアは数千万年前に他の大陸から分裂したため、その動物種はある程度独立して進化してきました。それにもかかわらず、多くのニッチは、アフリカ、アメリカ大陸、ユーラシアの対応する動物に非常によく似た動物で満たされています。

地下を掘るために、ほくろと有袋類のほくろがあります。地面を這い回って、マウスはオーストラリアのマルガラで彼らの試合に会います。そして、他の小さな哺乳類を狩猟するために、今は絶滅したチラシンは犬や狼のように見え、歩きましたが、カンガルーのように若い子をポーチに入れました。同様の役割(ディガー、スカンパー、ハンターなど)が海の両側に存在したため、進化は両方の場所で同様のデザインに集中しました。

チラシンは犬のように見えますが、同じ機能の多くを個別に進化させました。 (画像クレジット:Shutterstock)

収束進化は避けられないのですか?

化石の記録によると、同じパターンが長い年月と複数の絶滅イベントにわたって広がっており、フィン、脚、装甲シェル、および爪が、同様の環境ではおなじみのパッケージとして表示されています。この現象により、進化生物学者は、進化がランダムなプロセスである度合いや、その結果が環境によってどの程度固定されるのかを疑問視するようになりました。グールドが疑問に思ったように、最初から地球の歴史を再現できれば、生命の木は同じ形をとるでしょうか?

ただし、収束進化のインスタンスを明確に描写することは、白黒ではありません。これは、種が2つの異なる環境で自分自身を見つけ、それぞれに同じ適応を進化させる並行進化と密接に関連しています。同じボディプランから始めて、進化はロックステップで動きます。新しい類似の適応に正確に「収束」するわけではありません。有袋類の進化は胎盤ほ乳類のそれと平行であると考える科学者もいれば、平行進化が収束進化のあまり極端でない形態であるかどうかについて議論する科学者もいます。

収束的進化と平行進化の両方が、自然選択には好まれた道がなく、基本的なものから高度なものへの本質的な弧がないことを思い出させます。種は分岐し、収束し、再び分岐することができます。進化論は、種が所与の環境で機能する生存戦略を採用していることだけを主張します。

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