新種が進化するのにどれくらいの時間がかかりますか.

Emerald Tree Boa wrapped around a branch.


チャールズ ダーウィンは、進化によって生み出された「最も美しく、最も素晴らしい無限の形態」に驚嘆したことで有名です。実際、今日の地球には推定 1 兆種の種があふれています。 しかし、それらの種が進化するのにどれくらいの時間がかかりましたか?

答えは生命体によって大きく異なります。 [type of creature] 環境条件」と、カリフォルニア大学ロサンゼルス校の生態学および進化生物学の教授であるトーマス・スミスは Live Science に語った。

カリフォルニア大学サンタバーバラ校によると、進化は継承された変化によって起こるため、生物の繁殖速度、つまり生成時間によって、新しい種が形成される速度 (種分化率) が制限されます。 (新しいタブで開きます) (UCSB)。 たとえば、バクテリアは非常に速く増殖するため、「分裂します。[ing] 数分または数時間ごとに 2 つ」、アメリカ自然史博物館によると、それらは数年または数日で新しい品種に進化する可能性があります。 (新しいタブで開きます) ニューヨーク市で。

しかし、どの細菌種が新種としてカウントされるかを判断するのは難しい場合があると、スミス氏は述べています。 科学者は種が交配できるかどうかで分類しますが、バクテリアは有性生殖しません。 それにもかかわらず、ジャーナル Proceedings of the National Academy of Sciences の 2008 年の研究 (新しいタブで開きます) 大腸菌の系統が報告されました (新しいタブで開きます) 何十年にもわたって観察されてきたバクテリアは、酸素化された環境でクエン酸を食物源として利用する能力を進化させていました. これができないことは「種としての大腸菌の決定的な特徴」であるため、この変化は新しい種の始まりを表している可能性があると研究者は述べています。

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植物は、倍数性として知られる現象により、種子内でゲノム全体を複製することができ、その結果、すべての染色体の追加のコピーと、1 世代で新しい種が生成されます。 結果として生じる生殖隔離は、「自動的に新しい種を作る」とスミス氏は述べた。

また、多くの植物は自分自身で繁殖するため、新しい倍数体の生物はさらに多くの新しい種を作り出すことができます. 「植物はしばしば自家受粉するので、個体群全体を開始することができます」と UCSB は述べています。

動物界でさえ、種分化は人間が観察できる時間スケールで起こり、特に急速に発生する昆虫の間で起こります。 たとえば、リンゴウジバエ (Rhagoletis pomonella) は、歴史的にはサンザシ植物を食べていましたが、1800 年代半ばに米国北東部に到着した後、栽培されたリンゴに移動したものもありました。 それ以来、アメリカ昆虫学会誌の 2006 年の研究によると、2 つのグループは生殖的に隔離されています。 (新しいタブで開きます)、そして現在では「ホストレース」と見なされています。これは、物理的な障壁のない一種の種分化の​​最初のステップです.

種分化は一般に脊椎動物ではゆっくりと進行しますが、それでも急速に起こる可能性があります。 Science 誌に掲載された 2017 年の研究 (新しいタブで開きます) ガラパゴスフィンチが新しい島に移住し、在来の鳥と交配し、3世代以内に生殖的に隔離された新しい系統を生み出したと報告しました。 その系統は、適応のゆっくりとした蓄積ではなく、種の交配による種分化の非常に速い開始を表している可能性があると、研究の共著者であるスウェーデンのウプサラ大学の遺伝学者であるレイフ・アンダーソンはLive Scienceに語った.

「これは、新種がどのように形成されるかについて考えられるシナリオです」とアンダーソンは言いました。 「しかし、それが長期間にわたってどれほど安定しているかは、より不確実です。」

制限速度

シクリッドの新種は今でも毎年発見されています。 (画像クレジット:Getty Images経由のPaul Starosta)

脊椎動物の完全な種分化の速度記録は、アフリカのビクトリア湖のシクリッド魚のものである可能性が高い、とスミス氏は述べた。 これらの魚は、「12,000年未満前の単一の創始者から」爆発的に300種になった. Proceedings of the Royal Society B 誌の 2000 年の研究など、いくつかの研究 (新しいタブで開きます)、そのタイムラインに疑問を呈していますが、シクリッドの種分化は「異常です」とスミス氏は述べています.

種分化時間の上限を見つけるには、物理​​的な障壁のために起こる種分化に注目してください、とスミスは言いました。 たとえば、主にアメリカ大陸で見られるボアと、アフリカとアジア原産のニシキヘビは、南アメリカがアフリカから分離した後に分化しました。 これは、大陸の分裂から完全な種分化まで数千万年から1億年かかる可能性が高い、とスミス氏は述べた。 (オーストラリア国立大学によると、これらのヘビの最後の共通の祖先は、約 7000 万年前の恐竜の時代にゆっくりと移動しました。 (新しいタブで開きます)、アフリカと南アメリカは約 1 億 4000 万年前に分かれています。)

平均的または最も一般的な種分化時期を特定説(推定)するのは難しいと Andersson 氏は述べていますが、科学者は最も最近の祖先を推定して大まかなアイデアを出すことができます。 「鳥類や哺乳類では、通常、よく発達した種の間の分裂は100万年ほど前のようです」と彼は言いました。

Molecular Biology and Evolution 誌に掲載された 2015 年の研究 (新しいタブで開きます) 別の見積もりを出しました。 研究チームは、50,000 種を超える種 (これには細菌はほとんど含まれていませんでした) からのデータを利用して、種分化には一般に 200 万年にわたる突然変異の蓄積が必要であることを発見しました。 これは、脊椎動物、節足動物 (昆虫、クモ形類動物、甲殻類を含むグループ)、および植物にわたって当てはまりました。

ただし、そのようなモデルには多くの仮定が必要である、と他の研究者は Quanta Magazine で警告しています。 (新しいタブで開きます) 研究の話。 科学者たちは、一般的に種分化を遅らせたり速めたりする要因、つまり環境圧力と生殖隔離について、より確固たる立場にあるとスミス氏は述べた. 「すべての種で…選択圧力が大きくなり、遺伝子の流れが少なくなればなるほど、種分化が起こる可能性が高くなります」と彼は言いました.

もともとライブサイエンスに掲載されました。



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