どの動物が最初に現れましたか? 1世紀以上にわたり、ほとんどの証拠は、筋肉、ニューロン、その他の特殊な組織を持たない不動の濾過摂食動物である海綿動物が最初に出現した動物系統であることを示唆していた。そして 2008 年、ゲノム研究により、恐ろしいライバルが存在することが判明しました。1: クシクラゲ、またはクテノフォアと呼ばれる、神経、筋肉、その他の洗練された特徴を備えた、眩しい半透明の捕食者。
古代の海のゼリーが生命の木をぐらつかせる
このたった 1 つの研究は、動物の複雑さがどのように進化したかについて、20 年近くにわたって続いてきた議論に火をつけ、激しい議論を巻き起こしました。しかし、数十件の研究（その中には同じデータを分析、再分析し、異なる結論に達したものもある）を経て、この議論は固定化したと一部の研究者は言う。
カリフォルニア大学バークレー校の進化生物学者ニコール・キングは、「人々が好奇心と関心を持って一緒に真実を見つけようとするのが健全だったかもしれないが、戦いになった」と語る。彼は昨年11月に慎重に「チーム・スポンジ」に着地した論文の共著者である。2。
その後、彼女は論文の出版後に欠陥が判明したため論文の撤回を求めており、将来議論に参加するかどうか再考している。キング氏を含む科学者たちは、異なるアプローチが必要であると主張している。それは、双方の研究者が協力してこの疑問に答えるというものである。
新鮮なアイデアと態度が進歩を促すだろうと彼らは言う。 「私たちは既成概念にとらわれずに考えなければなりません」と、ゲインズビルにあるフロリダ大学の神経科学者レオニード・モロズは言う。彼の研究はクシクラゲが動物の家系図の根幹にある系統であることを裏付けている3。
最初の動物が出現する
進化の瞬く間に、おそらく数千万年以内に、5 つの主要な動物グループが出現しました。現代の海綿動物やクシクラゲの祖先と同様に、板動物（現在は塊状の海洋無脊椎動物に代表される）も存在しました。刺胞動物（現代のメンバーにはクラゲやイソギンチャクが含まれます）。そして、ヒトデ、カタツムリ、クモなどの無脊椎動物や、ヒトを含む脊椎動物を生み出す初期の発生段階で鏡像の体対称性を示す左右相称動物（「生命の木 — 2 つのオプションが登場」を参照）。
最古の動物の化石証拠はまばらで解読が困難です。ここには多孔質の空洞があり、そこには分岐管があります。最初の動物の系統を特定し、その現代の子孫に関する知識を得ることが、これらの初期の生き物についての洞察を得るもう 1 つの方法です。ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの進化生物学者マックス・テルフォード氏は、「これを知ることで、最初の動物がどのような姿をしていたのか、すべてではないが何かがわかるだろう」と語る。進化生物学者は、この最初の動物を他の動物グループの「姉妹」と呼ぶことがあります。これは、この動物がすべての動物グループと共通の親を共有しているためです。
1世紀以上にわたり、ほとんどの科学者は海綿系統を動物系統図の根幹に位置づけてきたが、その主な理由は、現代の海綿動物には、後に進化したと考えられている筋肉、神経、腸などの特殊な組織など、他の動物を特徴づける特徴の多くが欠けているためである。 「スポンジの木が正しければ、すべてがうまくいくはずです」とテルフォード氏は言います。しかし、科学者たちがこの一見定着した状況を確認するために高速ゲノム解読に目を向けると、状況は崩れ去りました。
進化生物学の壮大な戦い
現在、コネチカット州ニューヘブンのエール大学に在籍する進化生物学者のケーシー・ダン氏は、数十年にわたる議論を始めるつもりはなかった。しかし、2000 年代初頭により高速かつ安価な DNA 配列決定技術が登場したことにより、ダンと彼の同僚は、ゲノム データを使用して動物の生命の樹を構築することに触発されました。これはそのような最初の取り組みの 1 つです。
彼らは、カイメンからウミグモ、ニワトリからサンゴに至るまで、77 の生物の数千の遺伝子配列を分析しました。この研究にはクシクラゲのゲノムデータが含まれた初めての研究だったが、「海綿動物が他の動物の姉妹であるということ以外の結果が得られるとは予想もしていなかった」とダン氏は言う。彼らの2008年の結論は、スポンジではなくクシクラゲが最初の動物グループであったというものだった1 爆弾のように着地した。
クシクラゲが最初の動物の系統であるという考えは、衝撃的な結果をもたらしました。クレジット: Alex Mustard/Nature Picture Library
ダン氏によれば、この発見には2種類の反応があったという。一つは、オープンマインドな好奇心です。 「おそらく、動物学の教科書の最初の数章に載っている一般通念は正しくないのでしょう」と彼は言う。 「また別の反応として、さまざまな人々が『海綿動物は昔も今も姉妹であり、これからもそうなるだろう』というようなものでした。」
さらに数十の論文が続き、その中には新しいデータセット、異なる分析方法、またはその両方を使用した論文もありました。動物の家系図の根幹にある系統としてクシクラゲをさらに支持する人もいれば、海綿動物を他のすべての動物の姉妹として再確立する人もいます（「紙のピンポン」を参照）。ジャーナルはエッセイ、展望、その他の専門家の分析を掲載し、一方で機関のプレスリリースやメディア報道は、それぞれの進歩を最終的な言葉として描くことがありました。 「お互いを反証しようとして、その後、これが答えだという宣言が出るたびに、このようなやり取りに陥ったのです」とキング氏は言う。
現代の海綿動物の見かけの単純さと見事に一致する海綿姉妹仮説とは異なり、動物の木の根元にクシゼリーを置くことは新たな疑問を引き起こします。 1 つは、神経、筋肉、腸などの複雑な組織が最初の動物には存在し、その後のいくつかの系統のメンバーにはどのようにして存在しないのかということです。可能性の 1 つは、これらの組織が一度だけではなく、複数の系統で独立して進化したということです。別の選択肢は、それらの特徴は最初の動物には存在していたが、海綿動物を含む後の系統では失われたというものです。一部の生物学者は、同様の喪失が平板動物の系統でも起こったと考えており、その現代のメンバーも神経系と筋肉を欠いています。
姉妹間の争い
テネシー州ナッシュビルにあるヴァンダービルト大学の進化遺伝学者アントニス・ロカス氏は、2つの陣営は分野によって分かれる傾向があると指摘する。スポンジシスターの支持者のほとんどは、動物学と進化発生生物学の背景を持っています。これらの科学者にとって、複雑な形質を徐々に獲得し、精緻化することは魅力的でした。
一方、クシクラゲの姉妹を主張する人々は、ゲノミクスの訓練を受けていることが多く、複雑さは独立して進化する可能性があり、日常的に得られたり失われたりするという考えに対してよりオープンです。ロカスは自分自身をこのグループに数えています。 「私は十分長くこの仕事に携わってきたので、これが答えだと言うつもりはありません」と彼は言う。
振り返る闘い
現代のゲノム配列を使用して、数億年前に存在した動物の起源をつなぎ合わせるという課題は、夜空から宇宙の初期の歴史を識別する天体物理学者が直面する課題に似ているとロカス氏は言います。 「信号は低く、長距離を移動しており、その信号を侵食する可能性のあるものが複数あります。」
クシゼリーとスポンジの 2 つの系統のどちらが動物の家系図の根元にあるかを判断するために、科学者たちは、最初の動物系統が分岐した後、次の系統が分岐する前という、非常に特定の時間枠内に現れた少数の遺伝的変異の兆候を探し求めています。これらは、それぞれが独自の進化の道をたどり始める前に、最初の系統を後続の系統から区別するすべてです。
現代のスポンジなど アプリシナフィスチュラリス、一見単純な生き物です。クレジット: Alex Mustard/Nature Picture Library
しかし、この遺伝的シグナルを見つけるのは困難です。研究者らによれば、この期間は500万年にも満たず、人類やチンパンジーの時代よりも短い（汎トログロダイト) は共通の祖先を共有していました。これは、多くの変更が蓄積されるのに長くはかからなかったことを意味します。そして、その信号の痕跡は急速に消えていった。約6億年前に動物の系統が独立して進化し始めた後、これらの初期の遺伝子変異は、特定の系統に沿った新しい変化の中ですぐに失われるか、隠蔽されてしまうだろう。
このような弱い信号を探す場合、一見些細な決定が結論に大きな影響を与える可能性があります。 2021 年の分析では4たとえば、ロカスと彼の同僚は、研究がスポンジの姉妹かクシゼリーの姉妹の結論に至るかどうかは、どの非動物（アウトグループと呼ばれる）が分析に含まれるか、また異なる遺伝子配列がどのように進化するかについてのさまざまな仮定に依存する可能性があることを発見した。
メリーランド大学カレッジパーク校の進化生物学者ショーン・キャロル氏は、「彼らは良い答えを導き出そうと熱心に努力している善良な人々だが、パズルは非常に難しい」と語る。
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#最初の動物は何でしたか終わらない熾烈なスポンジとゼリーの戦い