なんと、この小さな島では、進化が本当に肉眼で「見える」のです！

わずか数十世代で、外見は大きく変わります。

スウェーデンの西海岸沖に位置する美しいコスター諸島は、スウェーデンで最も日照時間が長い場所のひとつで、毎年約10万人の観光客が訪れます。ここは海風が穏やかで、景色が美しく、エビ、カキ、カニなどの海の幸も豊富です。

しかし、このような美しい場所でも生態学的危機から逃れることはできません。 1988 年 5 月、有毒藻類 Chrysochromulina polylepis が突然爆発的に増加し、地元の海洋生物に深刻な影響を及ぼしました。その影響の 1 つが、北大西洋沿岸に広く分布するイワニナ(Littorina saxatilis) でした。彼らの数は急激に減少し、小さな島々のいくつかの個体群は絶滅さえしました。 4年経った今でも、場所によっては見つけるのが難しいです。

1992年、スウェーデンのヨーテボリ大学の海洋生態学者、ケルスティン・ヨハネソンは、「絶滅した島々にニチニチソウを再導入することは可能だろうか？」と疑問を呈した。こうして、30年に及ぶ生態学的実験が静かに始まった。

驚いたことに、この実験では個体数の回復に加え、進化は驚くほど速い可能性があるという、より大きな発見も明らかになった。わずか数十年、あるいはそれ以下の期間で、ニチニチソウは肉眼で見えるほどの変化を遂げてきました。この研究結果は最近、Science Advances に掲載されました。

波とカニ

ニチニチソウは、通常、カニが密集している海岸と、カニは少ないが波が強い小さな岩の島という、2 つの非常に異なる環境に生息しています。環境が異なれば生存戦略も異なります。これら 2 つの環境に生息するイワカタツムリは、体の大きさ、殻の形、殻の色、さらには行動にも明らかな違いが見られます。

カニ類の多い地域に生息するニチニチソウは「カニ類型」と呼ばれ、サイズが大きく、殻が厚く丈夫で、殻の開口部が狭く細く、殻の表面に模様がないことがほとんどです。そして捕食者を避けるために、彼らはより慎重に行動します。対照的に、波の当たる場所に生息する「波生態型」ははるかに軽量で、小型で、殻が薄く、殻の開口部は広く丸く、殻には独特の色や模様があることが多く、行動も大胆です。コスター諸島では、ニチニチソウの両方の生態型が存在し、同じ島で隣り合って生息したり、海中で数百メートルしか離れていない場所に生息したりしていることもあります。

「カニ生態型」と「波生態型」のニチニチソウは異なる環境に生息している（画像出典：原著論文）

ヨハネソンが実験を始めたのは、このような背景があったからである。彼女は、もともと「波型」だった生息地に「カニ型」のニチニチソウを導入することを計画している。つまり、彼女は、もともとカニの環境に適応していたニチニチソウの群れを、波の強い馴染みのない環境に置いたら何が起こるかを見たかったのです。

1992 年 5 月、Johannesson らは、カニが密集した海岸線から「カニ型」の成虫のニチニチソウを約 700 匹採集しました。この海岸線からわずか320メートル離れたところに、海の中にわずか3平方メートルほどの小さな岩島があります。そこに生息していたツルニチニチソウの元々の個体数は回復していない。この小さな島は、「波の生態系」ツルニチニチソウが今も生息する最も近い島から約 160 メートル離れています。

図 A: 科学者が「カニ型」のイワカタツムリを移植した海の岩の島。図 B: 「カニ型」の巻貝が採集された地域から科学者が撮影した海の岩島。図C：科学者が「カニ型」の巻貝を採集した場所は、海中の岩島から約320メートル離れており、その島は「波型」の巻貝が今も生息している最も近い島から約160メートル離れている。図 D: 「カニ生態型」と「波生態型」の巻貝のサンプル (画像出典: 原著論文)

この孤立した島が実験の場所となった。研究者らは成体のカタツムリ700匹を島に移植したが、1カ月後に再訪したところ、わずか50匹ほどしか残っていなかった。もちろん、肉眼では見えない幼虫が島に放たれた可能性もあります。それ以来、研究チームは不定期に島に戻り、サンプルを収集し始めた。これらのカタツムリは毎年1～2世代繁殖することができるため、 30年間で約60世代の進化を遂げてきました。

驚いたことに、移植されたニチニチソウはすぐに新しい環境に適応する能力を示しました。研究者らは、観察した変化のほとんどは最初の3年以内に完了したと述べている。 30年後、島のニチニチソウは大きな変化を遂げました。これらは「波型」に似たものになりました。殻の開口部はより広くなり、殻はより薄く滑らかになり、色はより濃くなり、殻のほぼ半数に線が入るようになりました。現在、彼らは近隣の島々に生息する「波型」の個体群とほとんど区別がつかない。

30 年間にわたる岩のペリウィンクルの変化 (画像提供: オーストリア科学技術研究所)

外見上の大きな変化に加え、研究者の予想通り、これらのイワカタツムリのゲノムも調整され、「波型」でより一般的な多くの遺伝子逆位が染色体に現れた。研究者らは、これらの遺伝的特徴が突然進化したわけではないと指摘している。結局のところ、個体数が限られており、世代交代率が遅い集団の場合、短期間で十分な有益な突然変異を蓄積することが難しいため、まったく新しい適応形質がゼロから進化するには通常長い時間がかかります。

では、なぜこれらのカタツムリはわずか数十世代でこれほど大きな変化を遂げることができるのでしょうか?研究者たちは、2つの要因がある可能性があると考えている。一方、彼らが最初に「カニ生態型」の個体を採集した場所は、近くにあり、そこには多数の「波生態型」の個体群が分布していた。したがって、遺伝子流動はすでにひそかに起こっており、これらの「カニ型」個体も波適応に関連するいくつかの対立遺伝子を持っている可能性がありますが、その割合は低いです。一方、近隣の他の島からの「波状生態型」個体もこの岩だらけの島に流れ着き、新たな遺伝的変異をもたらす可能性がある。

現在、かつては無人島だったこの島には、ツルニチニチソウが再び生息し、その個体数は約 1,000 匹にまで増加し、安定した繁栄した新しいコミュニティを形成しています。この実験はまた、私たちに重要な事実を明らかにしています。それは、劇的な環境の変化に直面しても、種の急速な進化は不可能ではないということです。わずか数十世代以内に急速に発生する可能性があります。

実際、人間の活動も種の進化の過程を変えています。これはまた、考えてみる価値のある疑問をもたらします。人間は地球を非常に急速に変化させていますが、これらの生き物たちには十分な時間が残されているのでしょうか?

参考文献

[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Koster_Islands

[2]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp2102

[3]https://ista.ac.at/en/news/evolution-in-real-time/

企画・制作

出典: グローバルサイエンス (ID: huanqiukexue)

編集者：鍾延平

校正：徐来林