進化の「ビッグバン」がヘビにこれほど多くの奇妙な種類がある理由を説明する

進化の「ビッグバン」がヘビにこれほど多くの奇妙な種類がある理由を説明する

ジャック・タミシア著

1億年以上前にヘビが初めてトカゲから進化したとき、ヘビは恐竜が支配する生態系の周縁を這い回る生態系の主役でした。 しかし現在、ヘビの種類は約 4,000 種あり、大人のゴリラよりも重いアオアナコンダから、ペーパークリップよりも軽い糸ヘビまで、その大きさはさまざまです。 彼らは地球上で最も効果的で多様な捕食者の一部です。 「ヘビは本当に例外的です」とミシガン大学の進化生物学者ダニエル・ラボスキーは言う。

独立して脚を失ったおよそ25のトカゲのグループのうち、真に多様性が爆発的に増加したのはヘビだけとなった。 今週発表された新しい研究 科学 ゲノムデータにより、ヘビは約 1 億 2,500 万年前、進化の歴史の初期に急激な適応を経験し、それが複数の生態学的ギャップを利用するのに役立ったことが明らかになりました。 「この論文は、ヘビが地球の様相を変えた進化の『特異点』であることを示している」とオーストラリアのフリンダース大学の進化生物学者マイケル・リー氏は言う。同氏は爬虫類の進化を研究しているが、今回の新たな研究には関与していない。

ヘビと足のないトカゲのグループとの違いを解明するために、ラボスキーと研究チームは詳細な進化系統樹を構築した。 彼らは、1,000 種以上の有鱗目 (ヘビやトカゲを含む爬虫類の目) のゲノム データを使用して、これらの鱗状の生き物が時間の経過とともにどのように変化したかをグラフ化して、その枝を形成しました。 最後に、彼らはこのデータセットを、主に博物館のコレクションでアルコールに漬けて保存されている標本である約 70,000 匹のトカゲとヘビの個体から得た食事情報で強化しました。

科学ジャーナリズムの支援について

この記事を気に入っていただけた場合は、受賞歴のあるジャーナリズムをサポートすることを検討してください。 購読中。 サブスクリプションを購入することで、今日の世界を形作る発見やアイデアに関する影響力のあるストーリーを将来にわたって確実に伝えることに貢献することになります。

その結果、明らかに特殊な形質の発達に関連する早期適応の爆発的な現象が示されました。 これらの特徴には、ヘビが匂いと熱を使って獲物を巧みに特定するのに役立つ化学受容構造と、特大の餌を飲み込むのに役立つ柔軟な顎が含まれます。 一部のヘビは、より大きな獲物を狩るために猛毒を進化させました。

新しい論文は、どの特定の形質がヘビの成功につながったのかを正確に特定しようとはしていない。 リー氏は、おそらく形質の相互作用が進化の大当たりに貢献したのだと言う。 「ヘビが成功するのは、複数の適応の相乗効果によるものです」 [such as] 細長い体、くびれ、毒、柔軟な頭蓋骨」とリーは言う。 「多くの脚のないトカゲは、これらのヘビの特徴を 1 つか 2 つ持っていますが、それほど成功していません。」 彼は、細長い体と柔軟な頭蓋骨を持っているが、少数の種以上に多様化したことのないヤモリのグループを挙げています。

ラボスキー氏は、一連の特殊な形質の採用がヘビの進化を加速させるのに役立った可能性が高いことに同意している。 研究の進化系統図によると、ヘビはトカゲよりも最大約3倍の速さで進化したようだ。 「ヘビが新たな機能を進化させ、新たな種類の食性を進化させる速度は、基本的に異常事態に陥っている」とラボスキー氏は言う。 「トカゲは原付バイクに乗って歩き回っているが、ヘビは新幹線に乗っている。」

6,600万年前に起こった大規模な大量絶滅が非ナビ類恐竜を含むいくつかの爬虫類のグループを運命づけた後、このような急速な進化により、ヘビはトカゲよりも多くの生態学的ギャップを利用できるようになった可能性があります。 この多様性は今日でもヘビの食事に反映されています。 生きているトカゲのほとんどは昆虫や他の小さな節足動物にくっつきます。 ヘビは一般にはるかに冒険心があり、げっ歯類や鳥からカンガルーやワニに至るまでの動物を捕食します。

ヘビは集合的にさまざまな味覚を進化させてきましたが、多くの種は特定の獲物を狙うために高度に特化しています。 これらには、獲物を掘り出すために進化したシャベルノーズヘビの種や、パドルのような尾で泳ぎ、サンゴ礁の魚などの獲物を食べるウミヘビの種が含まれます。 鳥の卵を丸ごと飲み込む種もいます。 他の種ではほとんど食べようとしない有害な食べ物を食べる人もいます。 ほとんどのトカゲは専門性ははるかに低く、口に収まるほど小さい無脊椎動物なら何でも食べます。

ラボスキーとその共著者らは、ヘビの進化のきっかけとなった進化的イノベーションの爆発を「マクロ進化的特異点」と表現している。 進化のビッグバンのように、これらのまれな出来事は、地質学的基準に照らして、生物のグループが瞬く間にさまざまな新種に急速に多様化するときに発生します。 白亜紀における開花植物の多様性の突然の爆発も、チャールズ・ダーウィンが「忌まわしい謎」と呼んだこの現象のもう一つの例です。

これは、「こうした進化のビッグバンが地球上の生命の歴史にとって非常に重要である」ことを示すもう一つの例にすぎないとラボスキー氏は言う。