進化の「ビッグバン」がヘビにこのような奇妙な種類が存在する理由を説明する

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、ヘビは生態系のプレーヤーであり、恐竜が支配する生態系の周縁を歩き回っていました。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糸ヘビまで、約 4,000 種のヘビが生息しています。彼らは地球上で最も印象的で多様な捕食者の一部です。 「ヘビは本当に並外れた存在だ」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。

独立して足を失った約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唯一のグループはヘビとなった。今週新しい研究が発表されました 科学 その理由は次のとおりです。ゲノムデータによると、ヘビは約 1 億 2,500 万年前、進化の歴史の初期に急激な適応を経験し、それがいくつかの生態学的ギャップを利用するのに役立ったことが示されています。 「この論文は、ヘビが地球の表面を変えた進化の『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。

何がヘビと足のないトカゲのグループを分けたのかを解明するために、ラボスキーと研究チームは詳細な進化系統樹を構築した。彼らは、1,000 種を超える有鱗目 (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、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することに取り組みました。最後に、彼らはこのデータセットを、主に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る標本である約 70,000 匹の個々のトカゲとヘビから得た食事情報で強化しました。

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その結果、特定の形質の発達に明らか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、ヘビが匂いと熱を使って獲物を巧みに識別するのに役立つ化学受容構造と、より大きな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致死的な毒を開発しました。

新しい論文は、どのような特徴がヘビの成功につながったのかを徹底的に説明しています。リー氏は、おそらくこの形質の相互作用が進化の大当たりを助けたのだと言う。 「ヘビが成功するのは、多くの適応の相乗効果のおかげです」 [such as] 「長い体、頑丈、毒、柔軟な頭蓋骨。」とリー氏は言い、「多くの脚のないトカゲは、これらのヘビのような特徴を 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、長い体と柔軟な頭蓋骨を持ちながら、数種類以上の種に分類されたことのないヤモリのグループを挙げています。

ラボウスキー氏は、一連の特定の形質を採用することがおそらくヘビの進化を加速させるのに役立ったということに同意する。研究の進化系統図に基づくと、ヘビはトカゲよりも約3倍の速さで進化したようだ。 「ヘビが新たな特徴を進化させ、新たなタイプの食性を開発する速度は根本的に加速している」とラボウスキー氏は言う。 「トカゲは原付バイクで歩き回りますが、ヘビは新幹線で歩き回ります。」

6,600万年前に起こった大規模な大量絶滅により、ノナビア恐竜を含む多くの爬虫類のグループが絶滅したため、このような急速な進化により、ヘビはトカゲよりも大きな生態学的ギャップを利用することができたと考えられます。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しがみついて生きています。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。

ヘビは集合的に異なる味覚を進化させてきましたが、多くの種は特定の獲物を狙うために高度に特化しています。これらには、獲物を掘り出すために進化したシャベルノーズヘビの種や、パド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小さな専門家で、口に入る無脊椎動物なら何でも食べます。

ラボウスキーと彼の共著者らは、ヘビの進化を引き起こした進化的革新の爆発を「マクロ進化的特異点」として説明している。進化のビッグバンのように、これらのまれな出来事は、生物のグループが地質学的基準から見て、瞬く間にさまざまな新種に急速に変化するときに発生します。白亜紀における開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「おぞましい謎」と呼んだこの現象のもう一つの例です。

ラボウスキー氏は、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」ことを示す一例にすぎないと言う。

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