MANDALA

 

ヒトとチンパンジーの共通祖先は600万年前に生きていた。

この地球上に、ヒトとゾウの共通祖先は9,000万年前、

ヒトとチョウの共通祖先は5億8,000万年前、

ヒトとキノコの共通祖先は12億年前に生きていた。

15億年前には、ヒトとシャクナゲの共通祖先が生きていたという…。



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16話

ウミシダとヒトの共通祖先

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)で、脊索動物の共通祖先●24は、5億年以上前のカンブリア紀前期に生きていたと考えられますが、この祖先がいなかったら、僕たちヒトは生まれなかっただけでなく、魚類、両生類、鳥類を含めた爬虫類、それに哺乳類などの脊椎動物は地球上に存在しなかったわけです。
僕たちの祖先をめぐるこの旅は、とても確実な旅です。なぜならば、あらゆる生き物に祖先がいたことは確かですから。

図15-1.動物界の系統樹マンダラ(ワンクリックで拡大)。再掲載

しかし進化を昔にさかのぼるのではなく、逆に時間の流れる方向に沿って見ていこうとすると、様子はまったく違ってきます。1つの種が絶滅してしまったら、その系統はこの地球から永久に失われてしまいます。しかもどの系統が生き残り、どの系統が絶えてしまうかには、偶然的な要素が強くかかわっているのです。生き残るためにはもちろん環境に適応することが必要ですが、一方で幸運に恵まれるということも必要なのです。僕たちヒトの将来がどうなるかは、予測がつきません。近い将来巨大隕石が地球に衝突することもあり得ないことではないのです。
もしも共通祖先●24がいなかったら、僕たちヒトは生まれなかったといいましたが、それでもいずれヒトに似たような動物は進化しただろうという考えはあります。今回の旅で何回も出会った「収斂進化」です。生き物がとり得る生活の仕方やかたちのバリエーションには制約があるので、似たような生き物が系統樹上の離れたところでも独立に進化します。ですから、共通祖先●24がいなかったとしても、ヒトのように文明を築く生物が現れた可能性はあるかもしれません。でも、そのような可能性はたくさんの実験を行ったら、起り得るということで、1回限りの歴史で再び起るとは考えにくいと思います。また収斂といっても見かけが似ているだけで、細部は大きく異なるのが一般的です。
いずれにしても、地球以外の星でも生命が誕生し、その進化を観察することができれば、「もしも共通祖先●24がいなかったら」という問いにもう少しまともに答えることができるでしょうが、今のところはよく分からないと答えるしかありません。

棘皮動物も僕たちと同じ後口動物の仲間

動物界の系統樹マンダラ(図15-1の)をよく見ると、●24の子孫にもう1つ変わった生き物が含まれていることが分かります。ウニ、ヒトデ、ナマコ、ウミシダなどの棘皮動物門です。実は棘皮動物門、頭索動物亜門、それと頭索動物以外の脊索動物門の3者のあいだの分岐の順番がはっきりとしないので、このような描き方になっています。
ナメクジウオなどの頭索動物がそれ以外の脊索動物と姉妹群の関係にあり(つまり脊索動物門が1つのまとまった系統になる)、さらに脊索動物門の姉妹群が棘皮動物門である可能性が高いのですが、頭索動物が棘皮動物門の姉妹群になるという研究もあって、まだ確定的なことが言えません。いずれにしても、棘皮動物は僕たち脊索動物に近い親戚なのです。

図16-1.棘皮動物の一種ウミシダ(すみだ水族館)。左右相称動物の仲間だが放射相称に見える。

動物界の系統樹マンダラ(図15-1)にあるいくつかの棘皮動物の写真やウミシダ(図16-1)を見ても、これらが脊索動物に近い親戚であるとはとても思われないかもしれませんが、分子系統学の成果以外にこのことを納得するには発生過程を見る必要があります。
棘皮動物と脊索動物をあわせて「後口動物(あるいは新口動物)」と呼びます。これは、胚発生の過程で「原口」が口にならずに肛門となり、口は別に形成される動物のことです。●24が後口動物の共通祖先です。
あとで後口動物の姉妹群である「前口動物」の話をします。このグループには、昆虫などの節足動物、タコなどの軟体動物、回虫などの線形動物が含まれます。後口動物と前口動物をあわせて「左右相称動物」と呼びます。動物界の系統樹マンダラ(図15-1)で出てくる動物のなかで、刺胞動物、海綿動物、有櫛動物を除いたものです。
動物が能動的に運動するようになって、からだに前後の区別が生じました。からだは重力の影響を受けるので、上下の区別もできました。しかし、前後の体軸に沿った左右には特に差がないので、からだの左と右はお互いに鏡に映したようになりました。これが左右相称です。
ところが、そのなかでナマコ以外の棘皮動物は少し違って見えます。左右相称というよりもむしろクラゲやイソギンチャクのように放射相称なのです(図16-1)。
棘皮動物は特にウミユリやウミシダのように、海底で固着性の生活をするようになって、左右相称から放射相称になったと考えられます。そのような棘皮動物でも初期の幼生のからだは左右相称なので、左右相称動物の仲間なのです。

◎昆虫類の起源

ここで僕たち後口動物の祖先をたどる旅を一休みして、後口動物とならんで動物界のもう一つの大きなグループ(実際にはこちらのほうがずっと大きい)である「前口動物」(旧口動物とも言います)の祖先をたどってみましょう。
前口動物は胚発生の過程で原口がそのまま口になるものです。これには多くの動物が含まれますが、そのなかで最大のグループが「昆虫綱」です。現在までに記載されている昆虫は80万種を超えており、記載されている生物種の半分以上が昆虫です。
昆虫の脚は6本なので「六脚亜門」に分類されます。以前は六脚亜門すべてを昆虫と呼んでいましたが、現在ではトビムシ(図16-2)などの内顎綱を除いたものだけを昆虫綱に入れています。

図16-2.トゲトビムシ(北九州市立いのちのたび博物館所蔵標本)。足が6本あり節足動物門六脚亜門に分類される。かつては昆虫に入れられていたが、最近の分類では昆虫とは別とされている。腹部の末端に見えるのは足ではなく突起で、これを使って跳ね上がるのでトビムシの名前がついた。

六脚亜門に近いのがエビ、カニなどの甲殻亜門ですが、実は甲殻類は単系統のグループではなく、その内部から六脚類が進化しました。昆虫のほとんどは陸上で生きていますが、海で進化した甲殻類のなかからおよそ4億年前にトビムシのように陸上に進出したものが現れ、昆虫に進化したと考えられます。
昆虫は最初に空を飛べるようになった動物であり(図16-3)、そのことが彼らのその後の繁栄をもたらしました。甲殻類+六脚類の姉妹群がムカデ、ヤスデなどの多足類で、さらにそれらの姉妹群がクモ、カブトガニなどの鋏角類です。カブトガニは「カニ」という名前がついていますが、カニによりはクモに近いのです。前回出てきたウミサソリもカブトガニに近い仲間です。

図16-3.飛翔するチョウトンボ(さいたま市)。陸上に進出した六脚亜門のトビムシのようなものから空を飛べる昆虫が進化した。

もう1つ系統樹上で一見意外なところに位置しているのがフジツボです。フジツボの姿(図16-4)からも想像できますが、19世紀初めまでフジツボは貝などと同じ軟体動物であると考えられていました。
ところが実は、フジツボはカニやエビの仲間の甲殻類なのです。チャールズ・ダーウィンはさまざまな生き物の分類学的研究を行いましたが、生涯を通じてもっとも力を入れていたのがフジツボでした。図15-1の○23が、これらすべてを含む節足動物門の共通祖先です。

図16-4.ザトウクジラの胸鰭の先端についたオニフジツボ(節足動物門・甲殻亜門;沖縄慶良間)。

図15-1.動物界の系統樹マンダラ(部分)。

前口動物の進化をたどる

近年の分子系統学によってそれまでの系統樹とがらりと変わったのが、この先です。まずはこれまで前口動物の系統関係がどのように考えられていたのかを見てみましょう。
節足動物の体は節に分かれています。このことを「体節性」と言いますが、同じような構造がミミズなどの環形動物にも見られます。体軸方向に垂直に並んだスジです。そのため、節足動物と環形動物がお互いの近い親戚だと考えられてきました。
系統関係を考えるうえでもう1つ重要だとされたのが、体内の隙間である「体腔(たいこう)」というからだの構造でした。図16-5の左側で「真体腔動物」とされている動物では、内胚葉、中胚葉、外胚葉という3種類の組織層が分化してさまざまな器官が作られますが、中胚葉性組織が体腔を裏打ちして、そこにいろいろな内蔵器官が納められます。

図16-5.動物の系統関係についての従来の考え(左側)と、分子系統学による新しい考え(右側)。
海綿動物、刺胞動物、扁形動物(図16-6)などには体腔がないために「無体腔動物」と呼ばれてきました。真体腔動物が進化する以前の古い系統の動物と見なされて、系統樹の根元に近いところから進化したと考えられたのです。また、回虫など線形動物には体腔はあるものの、中胚葉由来ではないので「偽体腔動物」と呼ばれ、真体腔動物が進化するよりも前に分かれた系統だと考えられてきました。

図16-6.日本海裂頭条虫(目黒寄生虫館所蔵標本)。このような平らなかたちをした扁形動物には体腔がないために「無体腔動物」と呼ばれる。これまで体腔動物が進化する前の古い系統の動物と考えられてきたが、分子系統学により体腔動物のなかから進化してきたことが明らかになった。体腔が退化したと考えられる。

ところが分子系統学が示した系統関係はこれとはまったく違ったものでした。環形動物は同じような体節構造をもつ節足動物には近くなく、そのような構造をもたない軟体動物に近かったのです(図16-5の右側の関係)。
一方、節足動物の近くに回虫や線虫などの線形動物が位置することが分かりました。以前の系統分類学では線形動物は偽体腔動物として、前口動物と後口動物との分岐以前にこれらから分かれたグループだと考えられてきたのです。
また無体腔動物として真体腔動物と偽体腔動物(線形動物)が分かれる以前にこれらから分かれたとされてきた条虫などの扁形動物が軟体動物や環形動物に近いことが分かってきました(図16-5の右側)。つまり、体節や体腔の有無は系統関係を反映していなかったのです。
このような新しい系統樹に基づいた分類では、節足動物や線形動物は「脱皮動物」、軟体動物、環形動物、扁形動物などは「冠輪動物」と呼ばれています。無体腔動物の扁形動物や偽体腔動物の線形動物が、体腔動物の仲間からそれぞれ進化したということは、一種の退化が起ったと考えられます。進化とは、体制がだんだん複雑になっていく過程だと捉えられがちですが、与えられた環境下で生きていくうえで必要がなくなれば単純化も起るのです。

◎多様な環形動物

ミミズやヒルなどの環形動物は体節をもつために、かつては節足動物に近いとされていたのが、最近になって軟体動物に近いことが分かったということをお話しました。環形動物は非常に多様なグループで、主に海水中に生息するゴカイ、ケヤリムシ(図15-1の動物界系統樹マンダラのなか)、ヒトエカンザシ(図16-7)などの多毛類も含まれます。

図16-7.環形動物門・多毛綱のロウトヒトエカンザシ(アクアマリンふくしま)。
これらとは独立の門に分類されているホシムシ(星口動物門;図16-8)やユムシ(ユムシ動物門; 図16-9)も環形動物に近い仲間です。

図16-8.星口動物門のスジホシムシ(中国・海南島での食材)。

図16-9. ユムシ動物門のユムシ(中国・大連での食材)。

つづく(次話)


*もっと詳しく知りたい人に最適の本
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』 (ベレ出版)。 本連載に大幅な加筆をして、新たな図版を掲載したものです。

扉絵:小田 隆
ブックデザイン:坂野 徹

【バックナンバー】
第1話 旅のはじまり
第2話 ヒトに一番近い親戚
第3話 ニホンザルとヒトの共通祖先
第4話 マーモセットとヒトの共通祖先
第5話 メガネザルとヒトの共通祖先
第6話 ネズミとヒトの共通祖先
第7話 クジラの祖先
第8話 イヌとヒトの共通祖先
第9話 ナマケモノとヒトの共通祖先
第10話 恐竜の絶滅と真獣類の進化
第11話 卵を産んでいた僕たちの祖先
第12話 恐竜から進化した鳥類
第13話 鳥類の系統進化
第14話 カエルとヒトの共通祖先
第15話 ナメクジウオとヒトの共通祖先
第16話 ウミシダとヒトの共通祖先
第17話 クラゲとヒトの共通祖先
第18話 キノコとヒトの共通祖先
第19話 シャクナゲとヒトの共通祖先
第20話 旅の終わり

*もっと詳しく知りたい人に最適の本
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)。 本連載に大幅な加筆をして、新たな図版を掲載したものです。

扉絵:小田 隆
ブックデザイン:坂野 徹