進化が環境に与える影響

Dec 06, 2023

ロードアイランド州キングストン — コショウガの物語は進化論の教科書に載っている。 産業革命時代、イギリスの都市近くで石炭の煙が木の樹皮を黒く変色させると、体が白いコショウガが捕食者の目立つ標的となり、その数は急速に減少した。 一方で、希少だった体が黒い蛾が繁殖し、新たに暗くなった環境で優勢になった。

コショウガは、環境変化が種の進化をどのように促進するかを示す典型的な例となりました。 しかし近年、科学者たちはその逆のプロセスについて考え始めています。 種の進化が生態系の変化を引き起こすフィードバック ループがあるのでしょうか? 今回、ロードアイランド大学の研究者らによる新しい研究は、まさにその現象についてのこれまでで最も優れた証拠のいくつかを示しています。

発表された研究では米国科学アカデミー紀要の中で、研究者らは、トカゲの足の長さの進化的変化が、バハマの小さな島の植生の成長とクモの個体数に重大な影響を与える可能性があることを示しています。 研究者らによれば、このような環境進化による劇的な影響が自然環境で記録されたのはこれが初めてのことだという。

「ここでの考え方は、環境が進化を通じて生物の特性を形成することに加えて、それらの特性の変化がフィードバックされ、捕食者と被食者の関係や種間のその他の生態学的相互作用の変化を促進するということです」と生物学教授のジェイソン・コルベ氏は述べた。ロードアイランド大学の科学博士であり、この研究の上級著者の一人。 「そして、個体群がどのように存続するのか、そしてどのような生態学的変化が生じるのかを予測できるよう、これらの力関係がどのように機能するのかを本当に理解する必要があります。」

過去 20 年間、コルベ氏らはバハマの小さな島々でアノールトカゲの個体群の進化の動態を観察してきた。 この連鎖は、面積が数十メートルから数百メートルの約 40 の島で構成されており、研究者がそこに生息するトカゲを注意深く監視できるほど小さい。 そして、トカゲが島から島へ簡単に飛び移ることができないほど島々が離れているため、異なる個体群が互いに隔離される可能性がある。

これまでの研究では、ブラウンアノールが周囲の植生の特徴に素早く適応することが示されていた。 藪や木の枝の直径が小さい生息地では、自然選択により脚の短いトカゲが有利になり、捕食者から逃げたり、おやつを追いかけたりするときに個体がより速く移動できるようになります。 対照的に、ひょろ長いトカゲは、木や植物の枝が太い場所でうまく暮らす傾向があります。 研究者らは、この手足の長さの形質がブラウンアノールではわずか数世代で急速に進化する可能性があることを示した。

この新しい研究で、コルベ氏と彼のチームは、この進化した手足の長さの形質がバハマの小さな島々の生態系にどのような影響を与えるかを調べたいと考えていました。 そのアイデアは、足の短いトカゲと足の長いトカゲをそれぞれの島に分けて、トカゲの個体数が彼らの住む島の生態系にどのような影響を与えるかの違いを探すことでした。

チームは、先端にデンタルフロスで作られた小さな投げ縄がついたポールなど、特殊なトカゲ捕獲用具で武装し、数百頭のブラウンアノールを捕獲した。 次に、各トカゲの脚の長さを測定し、特に長いまたは特に短い手足を残し、残りのトカゲを野生に戻しました。 手足の短いトカゲと長い手足のトカゲの異なる個体群が得られると、それまでトカゲが生息していなかった島にそれぞれの個体群を放したのです。

実験島のほとんどは直径の小さな植生で覆われていたため、研究者らは、短足トカゲがその環境によりよく適応し、より機動性が高く、樹木や藪の中で獲物を捕まえることができるだろうと予想した。 研究者たちが答えたかった疑問は、これらの非常に有能な狩猟者の生態学的影響を検出できるかどうかということでした。

8か月後、研究者らは再び島を調査し、短足グループと長足グループが生息する島間の生態学的違いを調べた。 違いはかなり大きいことが判明しました。 脚の短いトカゲが生息する島では、ブラウンアノールの主要な餌であるクモグモの個体数が、ひょろ長いトカゲが生息する島と比べて 41% 減少しました。 植物の成長にも大きな違いがありました。 短足のトカゲは昆虫の草食動物を捕食するのが得意だったため、植物が繁栄しました。 研究者らは、足の短いトカゲが生息する島では、ボタンウッドの木は、足の長いトカゲが生息する島の木と比べて、新芽の成長が2倍であることを発見した。

その結果は、生態学と進化の間の相互作用を一周させるのに役立つとコルベ氏は言う。

「これらの発見は、フィードバックループを閉じるのに役立ちます」とコルベ氏は語った。 「これまでの研究で、生態学的要因が手足の長さを形作ることはわかっていましたが、今回、その進化的変化が環境に及ぼす相互関係を示しました。」

研究者らは、進化と生態学の相互作用の全容を理解することは、特に人間の活動が世界中で進化と生態学の両方の変化のペースを加速させる中で、環境の結果を予測するのに役立つだろうと述べている。

- このプレスリリースはもともとロードアイランド大学のウェブサイトに掲載されたものです