進化の過程で、地球上では非常に異なる動物の形態が発達しました。しかし、これらの生き物の基本的な解剖学的青写真はいつ、どのようにして現れたのでしょうか?科学者たちは現在、この物議を醸している問題を調査しました。彼らの分析は次のことを示しています: 形態の多様性は、いわゆるカンブリア爆発の間に巨大な拡大を経験しただけではありません。その代わりに、制御遺伝子のレパートリーの増加による影響によって、時間の経過とともに新しい青写真が繰り返し出現してきました。
それは単純な単細胞生物から始まりました。しかし、それはそこで止まりませんでした。生命の進化の過程で、数多くの動物種が出現しましたが、その中には解剖学的計画が互いに根本的に異なる種もありました。これらの違いに従って、科学者は伝統的に生物を動物門などの大きなグループに分類します。これらの門には、例えば、節足動物、軟体動物、脊索動物が含まれます。これらの門には、私たち人間も属しています。今日、合計約 30 ～ 40 の生命の基本的な解剖学的設計が知られています。しかし、これらの設計図はいつ、どのように作成されたのでしょうか?チャールズ・ダーウィンは、今日私たちが知っている解剖学的設計は段階的な進化の変化の結果であり、長期間にわたって継続的に進化してきたと信じていました。これに対して、カンブリア爆発説があります。したがって、約5億年前、多細胞動物門のほぼすべての基本的な身体計画が突然、ほぼ同時に現れました。
加速するイノベーション
しかし、進化実験の初期のバーストは本当にこの 1 回だけだったのでしょうか? それともその前後に解剖学の根本的な革新が起こったのでしょうか?キャロルトンにあるウェストジョージア大学のブラッドリー・デライン率いる科学者たちは、この物議を醸す問題に再び取り組んだ。これを行うために、彼らは現在生きているすべての動物群を調べ、何千もの体の特徴を分析しました。どのような違いがあり、どのような類似点があるのでしょうか?さらに研究チームは絶滅種の化石を調査し、考えられる進化過程のモデルシミュレーションを実施した。彼らの分析の結論は、基本的な解剖学的変化は進化の過程で複数回発生したということです。 「動物のデザインは進化し続けており、今日も進化し続けています」と共著者であるブリストル大学のフィリップ・ドナヒューは言う。
したがって、早い段階から現在の形で存在していた建築計画もいくつかありました。研究者らによると、脊索動物、節足動物、軟体動物などの門で新しい形態が徐々に出現しているという。新しい動物の形態の出現は、進化の歴史のすべての段階にわたって均等に分布しているわけではないことが明らかになりました。その代わりに、新しい解剖学的青写真が出現するスパートが繰り返し発生しました。 「カンブリア紀以降の形態の多様性の拡大には、他の大きな生態学的変化、たとえば土地の征服が伴うことがよくありました」とデライン氏は説明します。科学者たちが強調しているように、今日生きている動物のいくつかのグループ間の明らかに驚くほど大きな違いは、突然の解剖学的ジャンプによって説明することはできません。 「これらの違いは、多くの場合、進化上の中間生物が絶滅した結果です」とドナヒュー氏の同僚のジェームス・クラーク氏は言う。
原動力としての遺伝子調節
このことから、「体の構造における基本的な変化の可能性は、多細胞動物の初期の進化の歴史に限定されない」ことが明らかになる、と研究チームは書いている。しかし、どのようなメカニズムが動物の身体計画の発展を促したのでしょうか?それを解明するために、研究者らはさまざまな動物グループのゲノムも分析した。結果: 解剖学的設計図の特定の違いは、動物のゲノム内の特定の調節遺伝子グループの活性と相関しますが、これまで想定されていたように、これらの動物に見られるタンパク質の多様性とは相関しません。 「私たちの研究は、遺伝子調節が動物の進化において重要な役割を果たしたことを裏付けています」と共著者であるハノーバーのダートマス大学のケビン・ピーターソンは言う。調節遺伝子のレパートリーが増え続けるにつれて、動物界の体の構造も多様化しています。
出典: Bradley Deline (ウェストジョージア大学、キャロルトン) 他、米国科学アカデミー紀要、 doi: 10.1073/pnas.1810575115
