今日私たちが目にするめまいがするほどの生物学的生命体は、自然淘汰と進化の結果です。しかし、これはどういう意味ですか?自然選択は、環境が特定の形質を他の形質よりも好むプロセスであり、長期間にわたる選択が進化につながります。
もし私たちが同じ環境と同じ生物のセットを持っていたら、自然淘汰は同じ進化の結果につながるでしょうか?自然淘汰とは何かを調べ、島々の自然実験に目を向けることで、これらの質問に答えることに少し近づくことができます。
環境は進化にどのように影響しますか?
「自然淘汰」という言葉を聞いたことがある人は多いでしょう。 」ですが、これは実際にはどういう意味ですか？
それは、環境や自然に代わって、ある種の積極的な選択を意味しますが、その多くは偶発的であり、さらに多くは偶発的です.
に進化する生物はいない 何かをします。各集団は形質の寄せ集めであり、各形質は多数の遺伝子によってコード化されています。好ましい特性もあれば、そうでない特性もあります。形質によって生物が環境内で少しだけ生き残ることができるようになると、生物は繁殖する可能性が高くなり、その特定の形質の遺伝子が広がります.
時間が経つにつれて、これらの変化が蓄積し、生物の見た目や行動が互いに異なったり、異なる種を形成したりすることさえあります.
3 種類の選択 (写真提供:Azcolvin429/Creative commons)
破壊的な選択 母集団の 2 つの極値、つまりロングとショートを支持します。時間の経過とともに、中程度の長さの中間者は、遺伝子を拡散する機会が少なくなるため、頻度が低下します.安定化選択はその反対であり、極端なものは環境に好まれません。
方向選択 長期または短期にかかわらず、形質の分布の一方の極端が支持され、人口全体をその方向に押しやる場合です。
自然選択は進化を決定しますか?
自然淘汰を考えるとき、私たちは 2 つの重要なことを心に留めておく必要があります。
1つ目は遺伝的ドリフトです .
フリーク イベントは、本質的に一般的です。火山、地震、および洪水は、定期的に人口のメンバーを無差別に殺します。これらは「ボトルネック イベント」と呼ばれます。 」 大惨事が人口数を大幅に減少させる場所。集団の残りのメンバーは、その中に非常に多くの遺伝子しか持っていないため、ボトルネックの後の集団には、そうでなければ有利だったであろう遺伝子が非常に欠けている可能性があります.
遺伝子ドリフトは、ボトルネック イベントの後に発生し、遺伝子プール内の遺伝子の総数が失われます。
繰り返しますが、自然淘汰は存在するものにしか作用できません。
画像の説明:写真は遺伝的浮動の写真を示しており、大量の茶色のカブトムシが突然殺されています。ボトルネック イベントの後の世代 (一番右の 4 番目の図) では、黒い昆虫よりも赤い昆虫の数がはるかに多くなります。このイメージは、私たちが必要とするものです。
覚えておくべき 2 番目の重要なアイデアは、私たちが目にするすべての形質が選択の結果であるとは限らないということです。多くの形質は、特定の生物の適合性にまったく影響を与えず、影響を与えるものと一緒に継承されます. 「サンマルコのスパンドレル」と題された独創的な論文は、すべてが適応の結果であるという考えを批判しました.
同様に、多くの形質はスパンドレルです。これは、それらが偶発的であることを意味します... 素敵かもしれませんが、最終的には偶発的です.
ここまでは、自然淘汰が環境と 1 つの種の間で何を意味するのかを見てきただけですが、種同士も相互作用します。資源をめぐる激しい競争があり、各生物は異なるインプットを必要とします。これが「ニッチ」のアイデアにつながります。
生態系全体は、種または種のグループが占有することを選択できる無数のニッチまたは機会で満たされています。ニッチを埋めるという考え方は、適応放射として知られています。
ダーウィンフィンチの適応放散 (写真提供:VectorMine/Shutterstock)
設定された数のニッチを持つ設定されたエコシステムがある場合、それらはそれぞれ同じように占有されますか?何千もの同一の環境と、同じ開始生物による巨大な進化実験を想像してみてください。環境が同じという理由だけで、それらはすべて同じように進化しますか?それとも、ランダム性とドリフトが引き継ぎ、各システムを異なる方向に動かしますか?私たちの進化の運命、そして私たちの周りのすべての種の運命は、私たちが置かれている環境によってすでに決まっているのでしょうか?
トカゲ、島、エコモルフ
島々は、そのような巨大な進化実験の代わりを提供してくれます。特定の地域内の各島は、ほぼ別個の、別個の、同一の実験のようです。各島の生物を調べると、進化の結果が常に同じかどうかを知る手がかりが得られます。
私たちの実験は、大アンティル諸島の 4 つの島、ジャマイカ、プエルトリコ、イスパニョーラ島、キューバから始まります。 アノリス トカゲは、多様な生態系を占める数十のトカゲの属です。研究者は、これら 4 つの島で 55 匹のトカゲを調査しました。これらのトカゲが占める生息地と生態系自体を調べることで、トカゲの 6 つのエコモルフを分類しました。
- 樹冠に生息するクラウン ジャイアント トカゲ
- グラスブッシュトカゲ
- トランクに住むトカゲ
- 幹と樹冠の間のトカゲ
- 幹と地面の間のトカゲ
- 小枝や枝に生息するトカゲ
エコモルフとは、1972 年にアーネスト・エドワード・ウィリアムズが定義したように、「形態と行動が類似しているが、必ずしも系統的に近いとは限らない、同じ構造的な生息地/ニッチを持つ種」です。
Anolis ecomorphs のいくつかの例 (写真提供:Anolis_heterodermus01/Creative commons)
トカゲの属が各島を埋め尽くす潜在的なニッチが 6 つあると想像してください。それらを何百万年も放っておくと、同じ種が形成されるでしょうか?それとも、最初に6つのグループに分かれてから、それぞれの島を渡りますか?
各島のすべてのトカゲは同じ共通の祖先を持っていましたが、本当に信じられないことが起こりました。各島は、トカゲのまったく同じグループを進化させ、同じ 6 つのグループにきちんと分けました。興味深いことに、2 つの異なる島からのグラス ブッシュ トカゲは より多く 同じ島の草の茂みや幹に住むトカゲに似ています。
4回、進化が繰り返されました。 4 回、環境によって同じ話が語られました…しかし、なぜこれが起こったのですか?
最初に考えられる説明は、遺伝的浮動のケースが発生しなかったということです。 アノリスの遺伝子解析によると、これは事実のようです。 トカゲは、それらのどれもボトルネックを通過しなかったことを示唆しました.これは、自然淘汰が 4 つの島すべてで作用する同じ材料を持っていたことを意味します。
次に考えられる説明は、これらのトカゲには有限の形態的適応があったということです。これは、これらのトカゲが占めることができる体型とニッチの選択肢が非常に多いことを意味します.しかし、そうではないようです。山岳地帯のある大きな島では、アノリス 完全に異なる生態形態と形態のトカゲが進化しました。
結論
私たちの身の回りには驚くほど多様な生命体しか見られないのに、なぜ自然史は繰り返されたのでしょうか?
発生しているように見えたのは、生物学的システムでは非常にまれな、ランダム性の顕著な欠如でした.大アンティル諸島の各島のそれぞれの環境が、トカゲに同様の圧力をかけているようです。遺伝的浮動もないように見えたので、自然淘汰は毎回同じ遺伝子の集まりに作用した.進化は一見不思議で予測不可能な方法で作用する可能性がありますが、遺伝的浮動がなく、同じ開始条件があれば、自然選択のアルゴリズムが同じ答えに到達するように見える可能性があります.自然史は繰り返されます…条件が正しければ!
