科学者が新種の出現をリアルタイムで観察するのは毎日ではありません。チャールズ・ダーウィンは、種分化はおそらく数千世代とは言わないまでも数百世代にわたって行われ、直接検出するには遅すぎると信じていました.彼の後を追った生物学者は、一般的に同様の理解を欠いており、複雑な生物の進化の歴史を推測するために、ゲノムや化石から収集された間接的な手がかりに頼ってきました.
これらの手がかりのいくつかは、交配が新種の形成においてこれまで考えられていたよりも大きな役割を果たしていることを示唆しています。しかし、この問題は依然として論争の的となっています:雑種形成は、植物でのみ広範な種分化を引き起こすことが明確に示されています.動物に関して言えば、遠い、目に見えない過去に通常発生した出来事についての仮説にとどまっています (支持を得ているものの 1 つです)。
今まで。先月 Science に掲載された論文で 、研究者は、新しい動物種が雑種形成によって進化したこと、そしてそれが彼らの目の前でわずか2世代の間に発生したことを報告しました.その種分化イベントの猛烈なペースは、科学界とメディアの両方で注目を集めました。しかし、進化における雑種の役割が過小評価されていることを示唆しているため、それが発生したメカニズムも同様に注目に値します.
種分化の目撃者
1981 年、プリンストン大学の著名な進化生物学者の夫婦であるピーターとローズマリーのグラント夫妻は、ガラパゴスの小さな島ダフネ メジャーでダーウィンフィンチを 10 年近く研究していました。そのため、島に生息する 3 種とは見た目も鳴き声も異なる雄の鳥を見つけたとき、彼らはすぐにその鳥が属していないことに気付きました。遺伝子解析により、彼は大型のサボテンフィンチ (Geospiza conirostris) であることが判明しました ) 60 マイル以上離れた別の島、エスパニョーラ島またはガードナー島から — 鳥が家に帰るには遠すぎます。
グラント夫妻は、置き去りにされたオスの鳥の活動を追跡し、オスが 2 羽のメスの中型フィンチ (G. fortis) と交尾しているのを観察しました。 ）ダフネでハイブリッド子孫を生産しました。野生の孤立した動物によるこのような交配は珍しいことではありませんが、雑種は不適合になる傾向があるため、生物学者は通常、進化とは無関係であるとしてそれを却下しています.多くの場合、繁殖できないか、確立された種と効果的に競争できず、すぐに絶滅します。交雑種が繁殖力があり、適合している場合でも、親個体群と交配することにより、元の種に再吸収されることがよくあります.
しかし、ダフネの交配種には別のことが起こりました。成熟すると、兄弟が兄弟と交配し、親が子孫と交配するという広範囲かつ排他的な近親交配によって、ダフネの他の鳥種とは異なる個体群になりました。
要するに、研究者がビッグバード系統と名付けた初期の雑種種は、2世代以内に出現した.現在、6 世代が経過し、島には約 30 羽のビッグバード フィンチが生息しています。スウェーデンのウプサラ大学の遺伝学者であり、この研究の共著者の一人であるレイフ・アンダーソンは、「あなたが生物学者であったとしても、何が起こったのかについて賢明ではありません」と述べています。島にはさまざまな種があります。」
ハイブリッドが繁栄する場所
Daphne Major では、条件が雑種の種分化にちょうどよかったのかもしれません。ピーター・グラントは、「適切な状況が与えられた場合に何が可能かを示しており、進化における稀で予測不可能な出来事の重要性について貴重なメッセージを送っています.これらはおそらく過小評価されています。」
ビッグバードの系統は、島に生息する同種の種を好む仲間を引き付けることができなかったため、すぐに生殖的に隔離されました。ビッグ バード フィンチは群れをなすことができませんでした。体の大きさに対して比較的大きなくちばしがあり、独特のさえずりを誇っていました。これらの違いにより、雑種と、それらが子孫となった在来のミディアムフィンチとの間の遺伝子の流れが妨げられ、異なる雑種個体群が形成されました。 (彼らの科学では 論文の中で、グラントとその同僚は、エスパニョーラ島とガードナー島でビッグバードフィンチが祖先のフィンチと繁殖するかどうかをまだテストしていないため、ビッグバードフィンチの種のステータスはまだ非公式であると指摘しました.しかし彼らは、ビッグバードの系統が生殖的に彼らからも隔離されているのではないかと疑う理由を挙げました.)
ハイブリッド系統の物理的な違いも、彼らを競争力のあるものにしました.ビッグバードのくちばしの大きさと形は、競争相手が食べられなかった特定の種類の種子を食べることを可能にし、彼ら自身の生態学的ニッチに真っ向から配置しました. 「データは選択が行われたことと一致しています」と Andersson 氏は述べています。
このニッチが Big Bird に利用可能であったという事実は、ガラパゴスの特に若く、孤立した、しばしば極端な環境の結果である可能性があります。ハーバード大学の鳥類学者であるスコット・エドワーズは、「島の条件は、種分化プロセスを促進するのに非常に役立ちます」と述べています。
山頂や池など、他の場所の小さく孤立した環境についても同じことが言えます。対照的に、隔離されていない地域では種分化がこのように起こる可能性は低いと、シカゴ大学の生態学者トレバー・プライスは述べています。資源をめぐる競争がすでに激しい地域では、ビッグバードのような新しいハイブリッド種は、それ自体のニッチを見つけることはできません.
しかし、ハイブリッド種は、過去に自分自身を確立するためのより広範な機会を持っていた可能性があります.おそらくプライスは、この種の急速な生産は、何百万年も前に地球上で大量絶滅を引き起こした隕石衝突の余波で起こった可能性があると示唆した.当時、資源と潜在的なニッチがありましたが、それらを満たすのに十分な種がありませんでした.
フラクタルスペシエーション
一部の専門家は、今日でも雑種の種分化は決して珍しいことではないかもしれないと考えています.異所的種分化と呼ばれる最も一般的に受け入れられている種分化モデルの下では、個体群は、川の流れの変化、山の形成、移動の分岐などによって地理的に分離され、その後、長期間にわたって明確な競争相手や環境に適応します。グループが再び会うことがあれば、交配できるほど似ていない可能性があります.
しかし、グラント夫妻がダフネで見たような非常に高速なハイブリッド種分化イベントは、多くの場合、突発的に発生する可能性があります。新しい種は、観察する時間がないうちに絶滅してしまいます。 「種分化は一般的です。ハーバード大学の進化生物学者であるジェームズ・マレットは、次のように述べています。 「通常、私たちは、別々の種として現れている分岐系統を認識していないだけです.」
彼は続けて、「種分化は、人々が考えてきたよりも連続体であると信じています。」極端な例では、異種間交配や遺伝子交換を行わずに、種をきれいに分けることができます。しかし多かれ少なかれ、交配によって、遺伝子が他の種から種に流入することも可能になり、結果として生じる雑種は、たとえ一時的であっても、独自のアイデンティティを開発することがあります.
Mallet は、雑種種が常に出現している可能性が非常に高いと主張している. 「私にとって、それは種分化の機会が豊富であることを示しています」と彼は言いました。マレットによれば、多くの交配種が絶滅するからといって、交配が自然界の新種の真の源ではないということにはなりません.
代わりに、彼は種分化を、さまざまな時間スケールで生態系で観察できるほぼフラクタルなプロセスと見なしています。 「何百万年もの間、マクロレベルで見ると、いくつかの種が進化して絶滅しているのがわかるでしょう」とマレットは言いました。しかし、ミクロレベルでは、数十年以下のオーダーで、種は常に形成と溶解を繰り返している可能性があります。ほとんどの生物学者は、それを示すための長期的なデータを持っていないだけだと彼は言いました.
ダーウィンのフィンチでそのようなイベントを特定することを可能にしたのは、グラント夫妻の数十年にわたる慎重なフィールドワークと、それに続く詳細なゲノミクス研究でした。新しい論文は、「自然界における継続的で長期的な研究の価値」を示している、とピーター・グラントは述べた。それがなければ、「ある種の個体の移動と、居住種のメンバーとの交配を検出したり、解釈したりすることはできなかったでしょう。」
生物学者は、ガラパゴス以外で動物の雑種の種分化がどの程度起こっているのかまだわかっていませんが、進化の強力な要因としての雑種についてますます認識し始めています。 「この論文はそのシグナルを本当に高めていると思います」とEdwardsは言いました。 「私のような研究者は、より定期的にそれを探すようになるでしょう。」
