この 章 で 学ぶ こと
「な ぜ こ ん な に 多様 な 生物 が い る の か」 「な ぜ 全 て の 生物 は 似 た 仕組 み を 持 つ の か」 — こ の 2 つ の 大 き な 問 い に 答 え る の が 進化 の 概念 で す。 第 9 章 で は ダーウィン か ら 現代 の 分子系統学 ま で を 学 び ま す。
- 進化 が 「世代 を 重 ね て 遺伝子頻度 が 変 わ る こ と」 と 説明 で き る
- 自然選択 と 突然変異 が 進化 の 2 大原動力 と 知 る
- 種分化 の しくみ (地理的隔離等) を 説明 で き る
- 生命の起源 (化学進化・RNAワールド) の 仮説 を 知 る
- 主 な 生物系統樹 と 地球生命史 の 流 れ を 描 け る
- 進化 を 学 ぶ こ と が 生物多様性 の 保全 に つ な が る と 知 る
ポイント: 「進化」 は 「進歩」 と は 違 い ま す。 進化 は 「環境 へ の 適応 の 結果 と し て の 変化」 で あ り、 「良 く な る・複雑 に な る」 こ と で は あ り ま せ ん。 単純 な 細菌 も 高度 に 進化 し て 今 も 繁栄 し て い ま す。
**[[チャールズ・ダーウィン]]** (1809-1882、 英)。 1859 年 『[[種の起源|たねのきげん]]』 を 著 し、 **[[自然選択|しぜんせんたく]]** に よ る **[[進化|しんか]]** の 理論 を 提示 し た。 現代生物学 の 出発点。
**[[生命|せいめい]] の [[系統樹|けいとうじゅ]]** (3 [[ドメイン]]分類)。 [[リボソーム]][[RNA]] の 配列比較 か ら 復元 さ れ た [[進化|しんか]] の 樹。 細菌・[[古細菌|こさいきん]]・[[真核生物|まかくせいぶつ]] の 3 大 グループ に 分 か れ る。
1. 進化論 の 歴史
進化思想 の 流れ
| 時代 | 人物 | 主 な 提案 |
|---|
| 18 世紀末 | ラマルク (仏) | **[[用不用説 |
| 1859 | ダーウィン (英) | **「[[種の起源 |
| 同時 | ウォーレス (英) | ダーウィン と 独立 に 同 じ 結論 |
| 1865 | メンデル (墺) | [[遺伝の法則 |
| 1900 | 3 学者 が 再発見 | メンデル 復活 |
| 1930 年代 | フィッシャー等 | **[[進化総合説 |
| 1953 | ワトソン・クリック | DNA二重 ら せ ん 構造解明 |
| 1968 | **[[木村資生 | きむらしせい]]** (日) |
ダーウィン の ガラパゴス 観察
ダーウィン は 1831 年 に ビーグル号 で 5 年間世界一周 し、 ガラパゴス諸島 で 島 ご と に クチバシ の 形 が 違 う フィンチ を 発見。 「共通祖先 か ら 環境 に 適応 し て 形 が 変 わ っ た」 と 推論 し、 1859 年 に 「種の起源」 を 出版 し ま し た。
ダーウィン 進化論 の 4 本柱
- 変異 — 同種内 で も 個体 ご と に 違 い が あ る
- 遺伝 — そ の 違 い が 子 に 伝 わ る
- 生存競争 — 食料・配偶相手等 を め ぐ り 競争
- 自然選択 — 環境 に 有利 な 個体 が より 多 く 子 を 残 す
大事: こ の 4 つ の 仕組 み が 何万・何億世代 繰 り 返 さ れ る こ と で、 集団全体 の 性質 が 変 わ り、 や が て 新 し い 種 が 生 ま れ ま す。 ダーウィン は DNA も 遺伝子 も 知 ら な か っ た が、 観察 と 推論 だ け で こ の しくみ を 言 い 当 て た の が す ご い 所 で す。
2. 進化 の しくみ — 突然変異 と 選択
現代 の 進化学 で は、 遺伝子 (DNA 配列) の 変化 が 進化 の 出発点 と 考 え ま す。
突然変異 — 進化 の 材料
突然変異 は DNA 配列 が 偶然変化 す る こ と で、 主 な 原因:
| 原因 | 内容 |
|---|
| [[複製 | ふくせい]] エラー |
| [[紫外線 | しがいせん]] |
| [[放射線 | ほうしゃせん]] |
| 化学物質 | 発 が ん 性物質等 |
| トランスポゾン | 動 く [[遺伝子 |
突然変異 の 影響
- 有害 — 大多数 (機能 が 壊 れ る)
- 中立 — 機能 に 影響 し ない (大部分 の DNA 領域)
- 有利 — ご く 稀 (新 し い 機能 を 与 え る)
大事: 木村資生 の 中立進化説 に よ れ ば、 多 く の DNA 変化 は 中立 (有利 で も 不利 で も ない) で あ り、 集団中 に 偶然 で 広 が る (遺伝的浮動)。 自然選択 だ け で 進化 を 説明 し よ う と し た 古 い 考 え を 大 き く 変 え ま し た。
自然選択 の 例
- 工業暗化 — イギリス の オオシモフリエダシャク が 産業革命後 に 黒化 (黒 い 個体 が 煤 け た 木 で 鳥 に 見 つ か り に く い)
- 抗生物質耐性 — 細菌 が 抗生物質 を 浴 び る と、 偶然耐性 を 持 つ 個体 だ け が 残 り 増 え る → 多剤耐性菌 (MRSA 等) 問題
- 擬態 — チョウ が 鳥 に 食 べ ら れ ない よ う 葉 や 毒蝶 に 似 る
- 共進化 — 花 と 訪花昆虫 が 互 い の 形 を 進化 さ せ 合 う
性選択
クジャク の オス の 派手 な 羽 や、 シカ の 大 き な 角 は 「生 き 残 り」 に は 不利 な は ず で す。 ダーウィン は こ れ を 性選択 で 説明 し ま し た。
- 同性内競争 — オス 同士 で メス を 巡 り 戦 う (角 が 大 き い 方 が 勝 つ)
- 異性選択 — メス が 派手 な オス を 選 ぶ
3. 種分化 — 新しい 種 が 生まれる しくみ
1 つ の 種 が 2 つ 以上 の 種 に 分 か れ る こ と を 種分化 と 言 い ま す。 主 な 形:
異所的種分化 (地理的隔離)
最 も 典型的 な パターン:
- 元々 1 つ の 集団 が 山 や 海 で 分断 さ れ る (地理的隔離)
- 別々 の 環境 で 別々 の 進化 を 経験
- 長 い 時間後、 再会 し て も 交配 で き ない (生殖隔離) → 別種 と み な す
例: ガラパゴス 諸島 の フィンチ、 北 ア メ リ カ と ユーラシア の ヘラジカ
同所的種分化
地理的隔離 な し で も 起 こ り 得 る:
- 倍数体 — 染色体 が 倍化 し て 突然親 と 交配 で き な く な る (植物 で よ く 見 ら れ る、 例: コムギ は 6 倍体)
- 生態的分化 — 同 じ 場所 に い な が ら 食物・行動時期 が 違 い 交配 し な く な る
適応放散
1 つ の 祖先種 か ら 短期間 に 多 く の 種 が 派生 し、 そ れ ぞ れ 異 な る 環境 に 適応 す る 現象 を 適応放散 と 言 い ま す。 例: 中生代末 の 恐竜絶滅後、 哺乳類 が 急速 に 多様化 し た こ と。
4. 生命 の 起源 と 化学進化
生命 が ど の よ う に 始 ま っ た か は 生命の起源 の 大問題 で、 完全 に は 解明 さ れ て い ま せ ん が、 主流 の 仮説 は:
化学進化説
無機物 → 有機物 → 生体高分子 → 細胞 と 段階的 に 化学進化 し た と い う 説。
ミラー の 実験
1953 年、 ア メリ カ の 院生ミラー が 原始大気 (NH₃ + H₂O + H₂ + CH₄) を 模擬 し て 放電 を 続 け、 数日 で アミノ酸 等 の 有機物 が 生成 す る こ と を 示 し ま し た。 こ の 実験 が 「無機物 か ら 生体物質 が 自然 に で き る」 こ と の 証拠 と さ れ ま し た。
RNA ワールド 仮説
「最初 の 生命 は RNA だ け で 動 い て い た」 と い う 説:
- RNA は 遺伝情報 を 持 て る (DNA 同様)
- RNA は 酵素 と し て 触媒作用 を 持 つ も の が あ る (リボザイム)
- 1 種類 の 分子 で 「情報 + 触媒」 の 両方 を こ な せ る
大事: 「RNAワールド」 説 の 強 い 証拠 — タンパク 質 を 作 る 工場 で あ る リボソーム の 触媒中心 が rRNA (RNA) で あ る。 生命 の 最古 の 仕組 み が 今 も 残 っ て い る わ け で す。
深海熱水噴出孔仮説
近年有力視 さ れ る 場所 は 深海熱水噴出孔 (ブラックスモーカー):
- 高温 (300 ℃ 超) と 低温 の 混 ざ り 合 い
- ミネラル 豊富
- 硫化水素 エネルギー で 化学合成細菌 が 繁栄
- 太陽光不要 (今 も 独自生態系 が あ る)
5. 系統 と 系統樹
生物 の 進化上 の つ な が り を 表 し た 図 を 系統樹 と 言 い ま す。 葉 の 先 が 現存種、 分岐点 が 共通祖先 で す。
系統樹 を 描く 根拠
| 根拠 | 内容 |
|---|
| **[[相同器官 | そうどうきかん]]** |
| **[[相似器官 | そうじきかん]]** |
| **[[痕跡器官 | こんせききかん]]** |
| **[[化石 | かせき]]** |
| **[[発生 | はっせい]] の 共通性** |
| **[[分子系統解析 | ぶんしけいとうかいせき]]** |
分子系統学 の 革命
1990 年代以降、 DNA 解析 で ドメイン (細菌・古細菌・真核生物) の 3 分類 が 提案 さ れ、 古細菌 が 細菌 で は な く 真核生物 に 近 い こ と が 判明 し ま し た。
地球生命史 の 主要 イベント
| 時期 | 出来事 |
|---|
| 約 46 億年前 | 地球誕生 |
| 約 38 億年前 | 最古 の [[生命 |
| 約 27 億年前 | シアノバクテリア が [[酸素 |
| 約 22 億年前 | **[[大酸化イベント |
| 約 21 億年前 | **[[真核生物 |
| 約 5.4 億年前 | **[[カンブリア爆発 |
| 約 4.2 億年前 | 植物・動物 の 陸上進出 |
| 約 2.5 億年前 | **[[ペルム紀末 |
| 約 6500 万年前 | [[白亜紀末 |
| 約 700 万年前 | ヒト の 系統 が チンパンジー と 分岐 |
| 約 30 万年前 | ホモ・サピエンス 誕生 |
5 大絶滅 と 6 番目 の 絶滅
地球史上、 5 回 の 大量絶滅 が あ り ま し た。 現在、 人類活動 に よ る 6 番目 の 大量絶滅 が 進行中 と さ れ、 1 日約 100 種 が 絶滅 し て い る と 推定 さ れ ま す。 過去 の 絶滅 (隕石・火山) と 違 い、 今回 は 人類 の せ い。 だ か ら こ そ 我々 の 行動 で 止 め ら れ る 可能性 が あ り ま す。
6. ふりかえり
この 章 の 安全配慮
- 化石採集 で は 私有地 の 無断立入禁止、 国立公園等 で は 採集禁止区域 が あ る。 事前確認必須
- 崖 や 急斜面 で の 採集 は 落石・滑落 の リスク。 ヘルメット・運動靴 で 単独行動 を 避 け る
- 進化学 の 議論 で は 「進化 は 偶然 だ か ら 価値 が ない」 「弱肉強食 は 自然 の 摂理」 等 の 社会ダーウィニズム 的解釈 は 誤 り。 自然科学的事実 か ら 直接倫理 を 導 く こ と は で き ない (是非別 で 議論 す る)
- 人種 や 優生思想 に 進化論 を 悪用 し た 歴史 (20 世紀 の 強制不妊等) を 知 り、 同 じ 過 ち を 繰 り 返 さ ない
- 学校 で は 進化 を 科学 と し て 学 び、 個人 の 信仰 (創造論等) と 区別 し て 議論 す る
次 の 章: 第 10 章 で は、 進化 で 培 わ れ た 生命 の 仕組 み を 人間 が 利用 す る バイオテクノロジー を 学 び ま す。 遺伝子組換 え・PCR・ゲノム 編集・iPS 細胞 ま で を 扱 い、 そ れ ら が 投 げ か け る 倫理的課題 (ELSI) も 考 え ま す。