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17話

クラゲとヒトの共通祖先

文と写真　長谷川政美

イカ、タコ、オウムガイなどの「頭足綱」、巻貝などの「腹足綱」、それに「二枚貝綱」などを含むのが「軟体動物門」です。節足動物門に次ぐ種数をほこる、現在の地球上で繁栄しているグループです。
動物界全体の系統樹マンダラ（図15－1）を見ると、軟体動物門は、環形動物門（＋星口動物門＋ユムシ動物門）の姉妹群であることがわかります。

「頭足綱」のアンモナイト（図17－1）は、6,600万年前に恐竜とともに絶滅しましたが、彼らが生きた時代は恐竜の時代よりもはるかに長く、およそ4億400万年前のデボン紀に出現し、3億年以上にわたって海のなかで繁栄を続けました。アンモナイトやオウムガイは腹足類の巻貝に似ていますが、イカやタコなどと同じ頭足類に属します。
現生のイカやタコは2次的に殻を失ったもので、コウイカのもつ「イカの甲」やスルメイカの「軟甲」は貝殻の名残です。

◎クラゲとヒトの共通祖先

僕たち「後口動物」と、昆虫や軟体動物などの「前口動物」の共通祖先●25は左右相称動物だったと考えられます。その子孫がすべてそうだからです。
前回お話したように、放射相称に見える棘皮動物はその例外のように思われますが、成体が海底での固着生活に適応したために２次的にそのようなかたちになったのであり、初期の幼生は左右相称なので、左右相称動物の仲間であることがわかります。
ところが、動物界の系統樹マンダラ（図15－1）で●25をさらにさかのぼっていくと、様子が違ってきます。まず出会うのがクラゲ、イソギンチャク、サンゴなどの「刺胞動物」との共通祖先●26です。

刺胞動物はその名前の通りすべて刺胞と呼ばれる針をもっていますが、彼らは放射相称の体制をもっています。
イソギンチャクやサンゴなどは固着性ですが、クラゲ（図17－2）は筋肉で傘を収縮させることによって泳ぐごとができます。前回、動物は運動性を獲得したことによって、口が前方にできてからだに前後軸が生まれ、左右相称が進化したというお話をしました。しかし、クラゲは口を中心とした放射相称です。クラゲよりももっと活発な運動性が進化したあとで、左右相称が生まれたのでしょう。
刺胞動物のなかで生態的に大きな影響力をもっているのがサンゴです。サンゴのポリプはプランクトンを捕食しますが、体内に光合成を行う褐虫藻を共生させてそれからも栄養分と酸素をもらいます。逆に褐虫藻のほうはサンゴの出した二酸化炭素を使って光合成をし、サンゴの排泄物（リンや窒素）を養分として取り込みます。サンゴも刺胞をもち、それを使って餌を獲りますが、ほかのサンゴが近くまで成長してきたときには、「スウィーパー触手」という長い武器を伸ばして相手を殺します（図17－3）。ほかのサンゴが重なってしまうと光が遮られて、体内に住まわせている褐虫藻の光合成がうまくできなくなるからです。

ポリプは、海水中の二酸化炭素やカルシウムを取り込んで炭酸カルシウムを主成分とした骨格を作ります。それが集まってサンゴ礁ができるのですが、サンゴ礁はいろいろな動物に住み家を与え、独特の生態系を形成します。鍾乳洞は、昔のサンゴなどの炭酸カルシウムから作られた石灰岩でできたものです（図17－4）。

石灰岩はサンゴだけではなく、「星砂」で知られる有孔虫（図17－5）、円石藻という植物プランクトン、コケムシ、ウミユリ、貝類などさまざまな生物の死骸が蓄積してできたものですが、そのなかでサンゴの占める割合はかなり高いものです。

◎あらゆる動物の共通祖先

次に出会うのが、カイメンとの共通祖先●27（図15-1）です。カイメンは固着性の動物で、筋肉も神経系ももたないといわれています。体内を通り抜ける水を濾過して、その中から有機物微粒子や小さな生き物を捕らえて食べます。カイメンの一種であるカイロウドウケツ（図17－6）は二酸化ケイ素の骨片によってその特徴的な構造を作っています。

さらに僕たちの祖先をたどっていくと、次に出会うのは意外な動物との共通祖先●28です。これはカブトクラゲ、ウリクラゲ（図17－7a）、トガリテマリクラゲ（図17－7b）など「有櫛動物（ゆうしつどうぶつ）」との共通祖先です。

この仲間は「クシクラゲ」ともいいます。刺胞動物のクラゲが筋肉で傘を収縮させることによって泳ぐのに対して、クシクラゲは櫛のように並んだ繊毛の列を波打たせて、推進力を得ています。クシクラゲは刺胞動物のクラゲと似ているため、かつては刺胞動物と有櫛動物をあわせて腔腸動物門に分類されたこともありました。
これまで、動物界のなかではカイメンが最初にほかから分かれたと考えられてきました。カイメンは筋肉も神経系ももたないので、現生の動物のなかでは動物界の祖先型に最も近いと考えられるからです。
ところが、2013年12月に出版された論文でアメリカの研究グループがクシクラゲのほうがカイメンよりも先に分かれた系統であることを示唆する研究結果を発表したのです。クシクラゲは単純な神経系をもっていますから、もしもこの系統関係が正しいとすると、カイメンでは一度獲得した神経系を進化の過程で失ったのかもしれません。しかし、クシクラゲの神経系がほかの動物のものと違うことから、この系統で独立に神経系が進化したと考える研究者もいます。
たいていの動物はホックス遺伝子をいくつかもっています。この遺伝子は、細胞がからだのどのあたりにいるかを知り、同じ細胞内のほかの遺伝子にその情報を伝えると言われていて、動物の発生過程で重要な働きをしています。ところがこれまでのところ、動物のなかで有櫛動物と海綿動物でだけこの遺伝子が見つかっていません。見つかっていないということは、存在しないことの証明にはなりませんが、僕たちと刺胞動物の共通祖先●26（図15-1）の段階で動物は初めてホックス遺伝子を獲得したのではないかと考えられるのです。

◎しばしば起る収斂進化

動物界系統樹マンダラ（図15－1）の全体をながめていると、似ている動物が系統樹上の離れたところで見つかります。刺胞動物のクラゲと有櫛動物のクシクラゲはその一例です。
刺胞動物のサンゴに似たものとして、外肛動物でコケムシの仲間のニセサンゴがあります。シャミセンガイ、カメホウズキチョウチン（図17－8）、それに図17－9の化石などの腕足動物は、軟体動物の二枚貝に似ていますが、別物です。

軟体動物の二枚貝は左右非対称ですが、腕足動物は左右対称になっています（図17－8）。前回出てきたフジツボも貝に似ていますが、エビやカニに近い節足動物であって、系統的にはもっと遠い生き物なのです。このように似たようなかたちが収斂的に進化することは、生き物の歴史でしばしば見られます。

◎スノーボールアース

僕たちヒトとチョウの共通祖先●25（図15-1）が生きていたのはおよそ5億8,000万年前だったと推定されますが、実はそれより前の地球はとても厳しい環境でした。
およそ8億～6億年前までのあいだ、地球全体が凍りついていたのです。赤道上でさえもマイナス30度という極寒でした。これが「スノーボールアース」の時代です。海も厚さ1,000メートルの氷に覆われ、ほとんどの生物は絶滅しました。でも僕たち動物の祖先を含めたいくつかの系統がなんとかこの時期を生き延びたのです。
この時代の生き物はまだ陸上に進出する前で、海にいました。いくら寒かったといっても深い海底の水まですべて凍ってしまうことはありませんでした。それは水が独特の物理的な性質をもっているからです。普通の物質は、温度が低いほど重くなります。ところが、水の比重は4℃で最大で、もっと温度が下がって凍ってもそれよりも重くなることはありません。ですから氷は水に浮かぶのです（図17－10）。

それは凍るときに、1つの水分子（H2O）がまわりの4つの水分子と水素結合（O-H…O）を組むのですが、その結果できる結晶がすかすかの構造になるからです。海が水でなく普通の物質でできていたならば、液体状態よりも固体状態のほうが重く、表面で凍ったものが海底に沈むので、たちまちのうちに海全体が凍ってしまったはずです。ところが幸いなことに、水の特異な性質のため、スノーボールアースの時代でも重い水が海底に残り、そのような場所で生命は生き延びることができたのです。さらに、海底にはところどころに地熱で熱せられた水が噴出する割れ目である熱水噴出孔がありますから、そのまわりでも生き延びることができたのでしょう。
スノーボールアースよりも古い時代の生き物はからだも小さく、化石としてもあまり残っていません。ですから化石証拠から直接大量絶滅を見るのは難しいのですが、スノーボールアースは大量絶滅をもたらしたはずです。大量絶滅はその後の生物の歴史でも繰り返し起りました。恐竜絶滅で象徴される6,600万年前の白亜紀末絶滅やそれよりも更に規模が大きかった2億5,100万年前のペルム紀末絶滅などを含めて、たびたび起ったのです。そのたびに僕たちの祖先は試練に耐えて、なんとか生き延びてくれました。そのおかげで僕たちは今こうして地球上に存在できているのです。
長いスノーボールアースの時代が終わったあとになって、●25（図15-1）以降の左右相称動物の目覚ましい多様化が起りました。特に古生代カンブリア紀初期の5億4,100万年前以降のおよそ2,000万年の期間に多様な動物が一挙に現れたいわゆる「カンブリア爆発」です。この時期になって、現在見られるさまざまな動物の門が出そろったと言われています。化石として残るようになったこれらの動物は、外皮などの硬組織をもち、活発な運動が可能になったのです。
それよりも古い●26、●27、●28（図15-1）の段階での移動様式はクラゲのような浮遊性で、あまり活発な運動はなかったのでしょう。活発に運動をするようになってから、共通祖先●25（図15-1）の段階で左右相称の体制が確立したものと考えられます。

つづく（次話）