進化の「ビッグバン」がヘビにこれほど多くの奇妙な種類がある理由を説明する

進化の「ビッグバン」がヘビにこれほど多くの奇妙な種類がある理由を説明する

ジャック・タミシア著 アンドレア・トンプソン編集

1億年以上前にヘビが初めてトカゲから進化したとき、ヘビは恐竜が支配する生態系の周縁に沿って這う生態系の主役でした。しかし現在では、大人のゴリラよりも重いアオアナコンダから、クリップよりも軽いヘビまで、約 4,000 種のヘビが存在します。彼らは地球上で最も効果的で多様な捕食者の一部です。 「ヘビは本当に例外的だ」とミシガン大学の進化生物学者ダニエル・ラボスキーは言う。

独立して脚を失ったおよそ25のトカゲのグループのうち、本当に多様性が爆発的に増加したのはヘビだけとなった。今週発表された新しい研究 科学 ゲノムデータにより、ヘビは約1億2500万年前、進化の歴史の初期に急激な適応を経験し、それが複数の生態学的ギャップを利用するのに役立ったことが明らかになりました。 「今回の研究は、ヘビが地球の様相を変えた進化の『特異点』であることを示している」とオーストラリアのフリンダース大学の進化生物学者マイケル・リー氏は言う。同氏は爬虫類の進化を研究しているが、今回の新たな研究には関与していない。

ヘビと足のないトカゲのグループとの違いを明らかにするために、ラボスキーと研究者チームは詳細な進化系統樹を構築しました。彼らは、1,000 種以上の鱗状動物 (ヘビやトカゲを含む爬虫類の目) のゲノム データを使用して枝を形成し、これらの鱗状の生き物が時間の経過とともにどのように変化したかをグラフ化しました。最後に、彼らは約 70,000 匹のトカゲとヘビの個体の食事情報でこのデータセットを強化しました。そのほとんどは博物館のコレクションでアルコールに漬けて保存されていた標本です。

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その結果、明らかに特殊な形質の発達に関連する早期適応の爆発的な現象が示されました。これらの特徴には、ヘビが匂いと熱によって獲物を巧みに識別するのに役立つ化学受容構造と、大量の餌を飲み込むのに役立つ柔軟な顎が含まれます。一部のヘビは、より大きな獲物を狩るために猛毒を開発しました。

新しい論文は、どの特定の形質がヘビの成功につながったのかを正確に特定するだけではない。リー氏は、おそらく形質の相互作用が進化の大当たりに貢献したのだと言う。 「ヘビは複数の適応の相乗効果で成功する [such as] 「細長い体、くびれ、毒、柔軟な頭蓋骨。」とリー氏は言い、「脚のないトカゲの多くは、これらのヘビの特徴を 1 つか 2 つ持っていますが、それほど成功していません。」とリー氏は、細長い体と柔軟な頭蓋骨を持ちながら、少数の種以上に多様化することのなかったヤモリのグループを挙げています。

ラボスキー氏は、一連の特殊な形質の採用がヘビの進化を促進した可能性が高いことに同意する。研究の進化系統図によると、ヘビはトカゲよりも最大約3倍の速さで進化したようだ。 「ヘビが新たな機能を進化させ、新たなタイプの食性を開発する速度は基本的に加速している」とラボスキー氏は言う。 「トカゲは原付バイクに乗りますが、ヘビは新幹線に乗ります。」

6,600万年前に起こった大規模な大量絶滅が非鳥類の恐竜を含むいくつかの爬虫類のグループを破滅させた後、このような急速な進化により、ヘビはトカゲよりも多くの生態学的ギャップを利用することができたと考えられる。この多様性は今日でもヘビの食事に反映されています。生きているトカゲのほとんどは昆虫や他の小さな節足動物にくっつきます。ヘビは一般にはるかに冒険心があり、げっ歯類や鳥からカンガルーやワニに至るまでの動物を捕食します。

ヘビはさまざまな味を持って集合的に進化してきましたが、多くの種は特定の獲物を攻撃することに高度に特化しています。これらには、獲物を掘り起こすために進化したシャベルノーズヘビの種や、シャベルのような尾で泳ぎ、サンゴ礁の魚などの獲物を食べるウミヘビの種が含まれます。鳥の卵を丸ごと飲み込む種もいます。他の種ではほとんど食べようとしないような有害な食べ物を食べる人もいます。ほとんどのトカゲはそれほど専門化されておらず、口に収まるほど小さな無脊椎動物を食べるだけです。

ラボスキーとその共著者らは、ヘビの進化を開始した進化的革新の爆発を「マクロ進化的特異点」と表現している。進化のビッグバンのように、これらのまれな出来事は、地質学的基準に照らして、生物のグループが瞬く間にさまざまな新種に急速に多様化するときに発生します。白亜紀における顕花植物の多様性の突然の爆発も、チャールズ・ダーウィンが「忌まわしい謎」と呼んだこの現象のもう一つの例である。

これは、「こうした大きな進化の爆発が地球上の生命の歴史にとって非常に重要である」ことを示す、もう一つの例にすぎないとラボスキー氏は言う。

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