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19話

シャクナゲとヒトの共通祖先

文と写真 長谷川政美

◎植物の進化

植物がいなかったら動物や菌類が進化することはありませんでした。草食動物にとって、植物は食べ物としてなくてはならないものですし、肉食動物にとって植物は直接の食べ物ではありませんが、食べ物である草食動物の生活を支えるものだからです。肉食動物を食べる肉食動物もいますが、これらの動物の食べ物のもとをたどっていくと必ず植物に行き着くのです。
さまざまな生き物の生活を支える植物のこのような役割は、彼らの光合成(こうごうせい)能力によってもたらされています。光合成は植物の細胞内にある葉緑体のなかで行われますが、太陽の光を使って水と空気中の二酸化炭素から炭水化物を合成するものです。このときに酸素を出しますが、動物にとって植物の出す酸素はとても大切です。また、合成される炭水化物も、植物自身だけではなく動物や菌類の生活を支えています。
植物の細胞内で光合成を行う葉緑体は、もともとはシアノバクテリア(図19-1)という細菌でした。

図19-1.およそ25億年前のストロマトライト(南アフリカ・マカパンスガット)。シアノバクテリアなどが層状に積み重なって作られた。

独立して光合成を行っていたシアノバクテリアが、植物の祖先細胞内に入り込んで葉緑体に進化したのです。植物にとっては光合成をして栄養を作ってくれるシアノバクテリアが一緒にいることは都合がよかったでしょうし、シアノバクテリアにとっては植物の細胞内という環境は居心地がよかったのかもしれません。このような関係を「細胞内共生」といいます。
光合成をする葉緑体を細胞内にかかえた植物は多様に進化しました。ふだん目にする植物は緑色の葉緑体をもっているので「緑色植物」といいます。ほかにワカメやコンブなど褐色の葉緑体をもつ「褐藻植物」や、アサクサノリやテングサのように紅色の葉緑体をもつ「紅藻植物」などのいろいろな藻類がいます。
ここでは、このなかの緑色植物の進化を見ていきましょう。もともと動物も植物も海の中で進化したのですが、植物のなかで陸上にも進出して一番繁栄しているのが緑色植物です。

図19-2.緑色植物の系統樹マンダラ(ワンクリックで拡大表示)。

◎陸上に進出した植物

上図の緑色植物の系統樹マンダラ(図19-2)を見ていきましょう。緑色植物のなかで最初に水中で進化したのが、緑藻類です。緑藻類は最初海で進化し、次第に淡水域にも進出しました。
およそ4億5,000万年前になると、緑藻類のなかでシャジクモに近い仲間から陸上に進出するものが現れました。それが陸上で生きられる体制を整備して、コケ類に進化しました。
コケ類には、ゼニゴケ類(苔類)やマゴケ類(蘚類)などがありますが、ゼニゴケ類のほうが先に現れ、マゴケ類がそれに続いて進化したようです。
次に現れたのがシダ類です。コケ類にも根のようなものがありますが、これは仮根といってからだを支える役割をしているもので、地中から水やミネラルなどを吸収する働きはありません。シダ類やそのあとに現れた種子植物がそのような働きをする本当の根をもっています。これらの植物は「維管束(いかんそく)植物」と呼ばれています。
維管束とは、水、ミネラル、それに光合成で作られたものなどをからだ全体に運ぶための組織です。維管束植物の根は地中から水やミネラルを運ぶための組織です。維管束ができたことにより、大型の植物が進化しました。水やミネラルをからだの隅々に運ぶための組織がないと、大きくはなれないのです。
こうして、地上に森林が出現しました。大型の植物は太い幹を発達させ、セルロースやリグニンをたくさん作りました。このことが、これらの有機物を分解するキノコなどの菌類の進化を促しました。
シダ植物以前の植物は胞子で繁殖しましたが、そのあとに出現した「種子植物」は種子で繁殖します。種子は多くの栄養を含むので、子供が育つためには胞子による繁殖よりも有利だと考えられます。また栄養を豊富に含む種子は、動物にとっても重要な栄養源となりますから、動物の進化も種子の出現によって大いに助けられたのです。種子植物は生殖器官として花をもつことから「顕花植物」とも呼ばれます。
種子植物は、「裸子(らし)植物門」と「被子(ひし)植物門」の2大グループに分けられます。裸子植物門にはソテツ綱、イチョウ綱、グネツム綱、球果植物綱(マツ、スギ)がありますが、このうちソテツ綱とイチョウ綱、球果植物綱とグネツム綱がそれぞれ姉妹群の関係にあります。
イチョウとグネツムはかつてとても繁栄したグループでしたが、現在ではイチョウ綱はたった1種、グネツム綱は、緑色植物の系統樹マンダラ(図19-2)に出てくる3属しか残っていません。そのなかでもウェルウィッチア属にはサバクオモト1種(図19-3)だけで、分布も南部アフリカのナミブ砂漠に限られています。

図19-3.サバクオモトは「奇想天外」とも呼ばれる。南部アフリカのナミブ砂漠でしか見られない。水も養分も乏しい過酷な環境なので、育つのがとても遅く、寿命は1,000年以上といわれている。
一方の被子植物にはとてもたくさんの種類があり、植物のなかで一番繁栄しているグループです。きれいな花を咲かせるのが被子植物です。スイレン目やモクレン目などが被子植物の進化の初期の段階でほかから分かれています。残りが「単子葉植物」と「真双子葉植物」とに分かれます。
以前は、スイレンやモクレンも双子葉植物に分類されていたのですが、これらは単子葉植物が分かれる前から独自の進化の道を歩んできたものだということが分かったために、これらを除いた双子葉植物を「真双子葉植物」と呼ぶようになったのです。
単子葉植物には、イネ、ムギ、トウモロコシなど穀物として僕たちヒトの食料として重要なもののほかに、古代エジプトで紙の材料として使われたパピルスやヤシ、ランなどの仲間が含まれます。真双子葉植物には、バラ、キク、シャクナゲ、ソバ、マメなどが含まれます。

◎ダーウィンのラン

アングレーカム・セキスペダレ(図19-4)というランはマダガスカルのものです。この花には「距(きょ)」と呼ばれる長い管がついていて、その先に蜜がたまるようになっています。19世紀に園芸植物としてイギリスに入ってきたこの花を見たダーウィンは、この花の蜜を吸うことができ、花粉を別の花に運ぶガがいるはずだと考えました。この花の蜜を吸うためにはとても長い口吻(ストロー)が必要ですが、当時の昆虫学者はそんなガがいるはずはないと、ダーウィンの考えを嘲笑いました。ところがダーウィンが亡くなったあとで、マダガスカルでそのようなキサントパンスズメガ(図19-5)が発見されたのでした。

図19-4.アングレーカム・セキスペダレは別名「ダーウィンのラン」(マダガスカル・アンジュズルベ)。

図19-5.ダーウィンが、アングレーカム・セキスペダレの花の蜜を吸うためにはこのように長い口吻をもったガがいるはずだと予言したキサントパンスズメガ。彼の死後発見された。

そもそも植物はなぜ蜜を作るのでしょうか? それは、昆虫や鳥、コウモリなどに花粉を運んでもらって、同じ種類のほかの花のめしべに受粉するのを助けてもらうためです。昆虫などに花粉を運んでもらうために蜜を作るというと、あたかも植物が自分で考えてやっているように思われるかもしれませんが、本当は違います。そのように蜜を作るようになった植物の花にはたくさんの昆虫がやってくるようになり、そのために受粉がうまくいくようになって、そのような植物の子孫が増えるということなのです。子孫を増やすような形質が進化するということです。蜜を吸いに来た昆虫などのからだにはたくさんの花粉がつきます(図19-6)。

図19-6.花粉まみれになってタンポポの花の蜜を吸ってまわるミツバチ(さいたま市)。

その昆虫がほかの花の蜜を吸うときに、運んできた花粉がめしべにつくのです。こうしたときに、いろいろな種類の植物の花粉が運ばれてきたのでは、あまり効率がよくないですね。同じ種類の花の花粉しか受粉しないからです。
なるべくならば、その昆虫は自分と同じ種類の花の蜜しか吸わないようになってくれたほうが植物にとっては都合がよいわけです。つまり、キサントパンスズメガ(図19-5)のように特別に長い口吻をもった昆虫だけから蜜を吸ってもらった方がよいということです。キサントパンスズメガは、アングレーカム・セキスペダレ以外の花の蜜は吸わないでしょう。逆にキサントパンスズメガにとっては、長い口吻をもつように進化すれば、ほかに競争相手がいなくなるという利点もあるのです。こうして、長い距と長い口吻は植物と昆虫の両方で互いに相携えながら進化したのです。これを「共進化」といいます。
このように種子植物の進化と動物の進化は、多くの面でお互いに関連しあいながら進んできました。美しい花は受粉を助けてもらうために昆虫などを引き付けるように進化したものなのです。

◎光合成をしなくなった植物たち

種子植物のなかには光合成能力を失って、菌類に寄生して生きている「腐生植物」と呼ばれるものがいます。独立栄養だったものが従属栄養になったものです。マダガスカルのヒドノラはその一種です(図19-7)。

図19-7.腐生植物のヒドノラ(マダガスカル・ベレンティー)。緑色植物系統樹マンダラ(図19-2)のなかの写真のように開く前は、この写真のようにまるでキノコのよう。

植物の系統樹マンダラ(図19-2)のなかにヒドノラが開いた写真がありますが、図19-7はそのように開く前でまるでキノコのようですね。ヒドノラはモクレンに近い仲間です。
また、真っ白なギンリョウソウ(図19-8)はユウレイタケとも呼ばれますが、これも腐生植物です。ギンリョウソウは実はシャクナゲ(図19-9)と同じツツジ科なのです。このような腐生植物への進化(退化)は、種子植物のなかで少なくとも11回は起ったとされています。ゼニゴケのなかでも菌類に寄生するようになったものもあり、いったん進化させた能力を、必要なくなれば失ってしまうということは、進化の過程でよく起ることなのです。

図19-8.腐生植物のギンリョウソウ(尾瀬)。シャクナゲに近縁な植物が光合成能力を失ったもの。

◎ヒトとシャクナゲの共通祖先

さて、いよいよ真核生物系統樹マンダラ(図18-1)で僕たちヒトとシャクナゲの共通祖先●31にたどりつきました。

図19-9.ブータンの標高4000mのチェレ峠で咲くシャクナゲ。
僕たちのこの遠い祖先の時代には、まだ独立栄養の植物が進化していなかったので、●31(図18-1)は細菌や従属栄養の真核生物を食べていたと考えられます。そうだとすると、●31から分かれた一方の系統で、シアノバクテリアの共生が起って植物が進化し、もう一方の系統から菌類や僕たち動物が進化したのです。

図18-1.真核生物の系統樹マンダラ(ワンクリックで拡大表示)。再掲載。

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