動物は気候変動に追いつくのに十分な速さで進化できるのでしょうか? | 科学

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世界は常に変化しており、あらゆる植物や動物が新しい生息地や生活条件に適応するようになっています。 進化は生命がこうした変化に適応する道を提供しますが、それには時間がかかります。 したがって、人間が引き起こした気候変動によって環境の変化の速度が加速しているため、大きな問題は、進化が追いつくことができるかということです。

幸いなことに、少なくとも一部の幸運な種については、答えはイエスかもしれません。 「多くの生き物は驚くべき対処能力を持っています」とオハイオ州ケースウェスタンリザーブ大学の進化生態学者サラ・ダイアモンドは言う。

進化の伝統的な概念は、進化を、数百年または数千年かけてゆっくりと生物を形成する段階的なプロセスとして表しています。 ただし、場合によっては、種がより迅速に適応できることもあります。

過去数十年にわたって行われた研究は、進化が気候変動と同様の時間スケールで起こり得ることを示しています。 科学者たちは、どのような要因が進化の速度を決定するのかを解明することで、どのような条件が動物に急速に変化する世界に遅れずについていく最良のチャンスを与えてくれるのかを特定したいと考えている。

新しい包括的なレビューで、ダイアモンド博士と同僚は、種が高温、乾燥条件、海洋酸性化に耐える能力など、気候に関連する形質をいかに早く進化させることができるかに関する既存の研究をまとめた。 彼らが文献を調べてみると、たくさんの良いニュースが明らかになりました。 たとえば、彼らが検討している室内実験の1つは、緑藻類の一種が、 尋常性クロレラ、通常の最適温度よりも摂氏3度高い温度に耐えるように急速に進化する可能性があります。

カリフォルニア大学デービス校で進化とゲノミクスを研究するアンドリュー・ホワイトヘッド氏は、今後の変化を乗り越える可能性が最も高い種は、大規模で遺伝的に多様な個体群を持つ種だと言う。 「遺伝子変異は進化的変化の原動力であり、 [species] 他の人よりもその燃料を多く持っています」と彼は言います。

大きくて多様な集団は、種が新しい条件に適応するのに役立つ可能性のある形質をより多く保有している可能性があります。 これが、猛烈な速さで繁殖することに加えて、細菌が抗生物質に対する耐性を急速に獲得できる理由です。

しかし、迅速な適応は微生物に限定されません。 ホワイトヘッド氏は自身の研究で、カナダ東部と米国沖で発見された銀色の小さな魚である大西洋メダカが、重工業汚染に悩まされている河口で快適に暮らすことに適応していることを示した。 彼らは十分な遺伝的多様性を扱うことでこの偉業を成し遂げたとホワイトヘッド氏は言う。 メダカは、既知の脊椎動物の中で最も高いレベルの遺伝的多様性を持っています。 これに膨大な人口と短い世代を組み合わせると、遺伝子変異が満載の種が得られます。 これらの突然変異の一部は有用であり、少なくとも一部の個体に生存に必要なものを与えます。

そしてそこにトリックがあります。 気候変動のような急速に変化する課題に関しては、「種は新たな突然変異が起こるのを待つことができない」とホワイトヘッド氏は言う。 「彼らは今、それらのカードを手札に保持する必要がある。」 多ければ多いほどという状況です。 種は「大きなデッキでプレイしている場合、幸運なカードを保持する可能性が高くなります」と彼は言います。

ほとんどの種はメダカよりも少ないカードを持っています。 しかし、動物が山札を積み上げるためにできることはあり、人間もそれを助けることができます。 オーストラリアのフリンダース大学の分子生態学者ルチアーノ・ベヘレガライ氏は、鍵となるのは交雑であると言う。 近縁種と交配することで、動物の子孫は必要な形質を獲得することができます。

このようにして、いくつかの近縁種のニジウオが、彼らが生息するオーストラリアの河川の変化する状況を乗り越えてきたのです。 高地に生息するニジウオは、そこで見られるより低い温度に適応しています。 気温が上昇するにつれて、下流域の温暖適応魚が川の上流域に定着し始め、寒冷適応種と交尾することが多い。 Beheregarayらは、これらの新しい雑種個体群は、寒冷に適応した個体群よりも将来の温暖化に対して脆弱ではないことを示した。

「交配により、一部の種に高い適応性がもたらされる可能性があります」とベヘレガライ氏は言う。 重要なのは、ハイブリッド化は人々が参加できる分野でもあるということだ、と彼は付け加えた。 「適応を助ける可能性のある遺伝物質を積極的に導入することで、リスクにさらされている個体群を管理できる可能性があります」と彼は言う。 「目の前で絶滅が起こるのを座して見ているよりは良いでしょう。」

ダイアモンド社のケース・ウェスタン社の同僚の一人で、気候変動に対する進化的反応も研究しているライアン・マーティン氏は、たとえ動物が今後の温暖化を乗り切る遺伝的多様性や交配の可能性を持たないとしても、適応できる他の方法はあると語る。 一部の動物は、自分の好む温度範囲内に留まる微小生息地を探して移動することができる、と彼は言う。 あるいは、一日の涼しい時間帯に行動をより活発になるように調整して、気候変動の影響を和らげる可能性があります。

しかし、行動の変化を推進するには限界があるとマーティン氏は言います。 涼しさを保つために山に逃げ込んだ動物は、最終的には山から逃げ出すことになるが、その時には、より優れた耐熱性を進化させるには手遅れになる可能性がある。

最終的には、気候が温暖化し続け、それに追いつくために種が争うようになり、動物界に地殻変動が起こるだろうとダイアモンド氏は言う。 クジラのような大型の海洋動物は、個体数が少なく寿命が長いため、ウミガメのような温度に依存する性比を持つ生き物と同様に絶滅の危険にさらされます。 これらの動物は急速な温暖化の期間を生き延びることができない可能性があります。 しかし、イカや小さくて早く生きるカイアシ類はおそらくうまくやっていけるだろうし、さらには繁栄するかもしれない。

「勝者と敗者が存在し、敗者の中には非常に目立つ人もいるでしょう」とマーティンは言う。

しかし、個々の種の運命を予測する以上に、本当に難しいのは、これらの変化が将来の生態系に何を意味するかを知ることです。 「大まかな予測はできますが、主要な生態系サービスの喪失によるバタフライ効果がどうなるかはわかりません」とダイアモンド氏は言います。

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