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種の進化について

■蝶はどの様に進化してきたのでしょうか。「種」とは何なのでしょうか。蝶の進化について、纏めてみました。


イギリスのマンチェスターに、オオシモフリエダシャク(Biston betularia)という蛾がいます。以前オオシモフリエダシャクは、翅が白く、とまっている木の幹の色に似ているため、鳥などの天敵から身を守ることが出来ていました。


公害前の白い幹では、黒い個体が目立ち鳥などに捕食された。

ところが、マンチェスターが工業地帯であったため、汚染により多くの木が煤煙などにより、黒くなってしまい、白い蛾はかえって目立つようになってしまったのです。じつは、しばしばオオシモフリエダシャクの翅が黒くなる黒化型(こっかがた)が発生していました(これは1つの遺伝子が変わったことから発生する異常型です)。目立つようになってしまった白い正常型の蛾は多くの天敵により捕食されたために数が減ってきましたが、逆に黒化型の方は黒い翅が保護色となって、数を増やしていきました。1850年ごろから観察されていたこの現象は、1920年頃には何と、95%近くがこの黒化型になってしまいました。


公害後の黒くなった幹では、従来の白い個体が目立つようになり鳥に捕食された。

その後、公害も少なくなり木の色が元の白色に戻ってきた時、今度は逆の現象が起きて、また白いオオシモフリエダシャクが増えました。同じ様な現象はアメリカでも見られ、この様な黒化型は現在工業黒化型と呼ばれています。一時的に異常型が増えたという現象ですが、種が進化していく中で重要な現象の一つでしょう。

「種」とは?

リンネが命名法を発案した時、種を見分ける際、外見の違いなどによる形態的差異の方法に頼ってきました。しかし、この方法は誤解を生むこともありました。例えば南アメリカに生息しているミツボシタテハのオスとメスや、日本にも生息するタテハモドキの夏型と秋型は、見た目が違うため別種扱いされた事があります。


▲当初別種と思われていたミツボシタテハ(Catonephele numilia)のオスとメス。

今では、種の定義も大分決まってきました。すなわち、種とは、「何匹かの昆虫が、共通の形態や性質を持ち、その雌雄が野外で自由に自然に交尾し、受精卵が異常なく成虫まで育ち、しかも代々健全な子孫が育っていく集団」(昆虫用語小辞典より)のことを指すようになりました。しかし、もともと「種」という考え方は人間が考え出したもので、自然に存在する定義ではありません。よって、どうしてもこの考え方では矛盾が発生したりすることが出てきてしまいますので、注意が必要です。

ところで、「種」はどの様にして発展してきたのでしょうか?

漸次的進化

漸次的進化(ぜんじてきしんか)は、ある種が別の種類に進化していくパターンの一つです。ある祖先種がいて、時間をかけて種類Aと種類Bに分かれていくパターンです。例えば、魚→両生類→爬虫類→鳥類などといった例です。

もう少し細かく見てみましょう。ある蝶の種類が別々の種に進化していく例を見てみましょう。蝶の種が発展していく要素としては、地理的な隔離が原因であることが多いと考えられます。山や谷ごとに離れて発生する種類が、少しずつ別々の種へ発展していくわけです。下のアニメーションで、その概念を見てください。


▲大陸が分裂して、ある種が違う種類に発展していく様子。

この様に、長い歳月の間隔離され、それぞれ繁殖を独自に続けた結果、最後はお互いに繁殖できなくなるまで別々に進化し、別種になったというパターンです。このオリジナルの祖先種から新しい種に進化する過程に、「半種」という状態が発生します。これは、下図にあるとおりそれぞれ別の種に進化している途中の状態の事で、この段階では半種Aと半種Bは自然界では互いに交配する事が無くなっても、強制的に交配させれば、繁殖は可能な状態です。これはつまり亜種(あしゅ)と呼ばれるものです。


時間 →

長い時間の流れの中では、種類数がどんどん増えていくだけとは限りません。一度離れてしまった、種類Aと種類Bがまた一緒になり、1つの種類になることだってありえます。

一方、この様に徐々に変化していくものとは別に、突然変化が現れることがあります。これはよく突然変異と呼ばれます。

突然変異による進化

突然変異(とつぜんへんい)によって発生した個体は、その種にとって全く新しい姿形や習性などをもたらせてくれますが、極端な変異は、生殖能力が低い可能性もありますし、生き残りに有利な変異だけとは限りません。あまりにも姿が変わってしまうと、同じ種と思われなくなってしまうかもしれません。


時間 →

一方、この様な変異は生物が変化していく環境の中で生き残る為に、とても大事なことです。環境が変化した時、色々な姿形をした個体がいた方が、生き残れる可能性が高いからです。もし、ある種がすべて双子の様に同じだった場合、その種にとって不利な環境になった時、すべての個体が影響を受けてしまい、絶滅する可能性も出てくるわけです。上のオオシモフリエダシャクの例がその良い例です。

種を進化させる力

種を進化させる(または、変化される)力は、次のようなことが考えられています。

環境の変化

最も有名な事例は、イギリスで観察された上記の例。

擬態関係

擬態関係で種の間に働く進化の力は2通り考えられます。一つはミュラー型擬態関係にあるグループで、このグループの蝶達は、互いに似たような模様になるように進化を続けるという説があります。

もう一つは、ベイツ型の擬態における進化で、毒を持つモデル側が毒のないミミック達に擬態されることで、派手な模様の翅を装うメリットが少なくなってしまうというもので、すなわちモデルは出来るだけミミックと違う模様を持とうとする力が働き、翅の形や色が進化していくという説です。→モデルとミミックの関係

進化のスピード

北米と中米に生息するオオタスキアゲハPapilio cresphontesとヒメタスキアゲハPapilio rumikoは、同じ祖先から発展したアゲハチョウの仲間と考えられています。この2種のミトコンドリアDNAは3%の差があります。これはすなわち、お互いに離れ離れになって、独自に進化してきた結果と考えられます。このDNAが変化していくスピードは、現在ある程度分かっていて、それによると、差が3%ある場合、この蝶たちが分かれたのは1〜3百年前と予測されます。これを大陸移動や当時の気候と比べる事によって、なぜそのような隔離が起きたのかを予想することができます。



Shiraiwa K, Cong Q, Grishin NV (2014) A new Heraclides swallowtail (Lepidoptera, Papilionidae) from North America is recognized by the pattern on its neck. ZooKeys 468: 85–135. doi: 10.3897/zookeys.468.8565

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