動物の進化はどうやって起きているのか

質問

生物の進化は突然変異の積み重ねで、より生存に適した変化をした個体がより子孫を残しやすく、徐々に広がっていった、と理解しています。その場合、少し首の長いキリンがたまたま生まれ、より高い部分の葉を食べやすいため、子供が増えやすいというのは、まだ理解できます。

ただ、深海魚などで、頭の上に角のようなものが長く生えて、その先に小魚をおびきよせるための発光体がついていることがありますが、これは到底理解できません。1000回あるいは1万回くらいの変化・進化を遂げて初めて、角が徐々に伸び、さらに数百回の突然変異で発光するようになるのではないでしょうか。

そうすると、その間は特に生存率を高める機能が発揮できません。それなのに、なぜある方向の突然変異が起き続けるのでしょうか。

回答No.3

DIGAMMA · ベストアンサー

こんにちは、

　小生も突然変異/淘汰説には懐疑的です。
ちょうちんアンコウぐらいなら、たまたま「頭の中央が光る突然変異」とそこが「角みたいになる突然変異」が同時に起き、便利なので長くなった。
　で何とかなりますが、多くの生物にある「目」の進化などは、その何兆倍もの偶然が必要です。

　「地球は宇宙人の実験場であり、たまにプログラム（DNA)を書き換えに来ている」という説もありますが、これに対しては、全く信じておりません。

　遺伝子の変化は、100％偶然によって起きるのではなく、まだ、未発見の未知のメカニズムが存在し、それがある程度、「偶然の方向性」を制御している。という説が、個人的には気に入ってます。

　ご参考まで。

お礼

どうもありがとうございました。全くおっしゃる通りだと思います。目などは本当に不思議です。

回答No.14

1fan9

再再度の回答です。
突然変異が連続的に起こり、保存されるのはまれでしょう。ロト６が何回か連続で当たるようなものでしょう。

例えばすごい大きなスケール（例えばロト６が100回連続で当たるような感じ）で同一生物群集がトーナメント形式のの試合をして生存競争を行ったとしても、確率的に天文学的な数字で生存競争に勝つものは数チーム出てくるわけで、このような現象は、非常に確率の低い事象を、表せるものに近いと思います。
たまたま突然変異を起こした個体が、生存競争に勝つのは、短い時間的な流れでは不可能ですが、何百万年という時間的な流れでは確率的に可能となります。
ヒトという生物種だって、急に二足歩行できるようになったわけでなく、長い時間かけてさまざまなヒト中間体を経てヒトになったのでしょう。時間をかけることで、低い確率も可能になります。数100万年もロト６を買い続けたとしたのなら、当然何回も当たりますよね。私たちは今しか生きていないので、その何百万年かの間で1つの生物種が違う生物種になるというのは不思議だと思うのでしょう。不思議ですね。やっぱり一定の気候変化に対応できる生物種が残る場合が多いようです。
祖先種からの突然変異の程度は、時間の段階で、程度が違ってきます。それは、
同種から始まり→地方型(人種のようなもの)→亜種→別種　へという変化があります。
ですから急に別種がある日突然出てくるなんてことはないです。
なぜある方向の突然変異が起き続けるか…、これは別に明確な方向性があるわけではないと思うのです。例えば角がアンコウに出来ていく過程は、その方向性にいろいろな可能性があるのだと思います。本当は何通りも角の形の出来方はあるのでしょうが、たまたま、ある角のつけ方を採用した突然変異体ができたのでしょう。
一度方向性が出来てしまうと、それを中心として偶然性が高い変化が起こるのかもしれません。アンコウのつのはそれの成功例であり、そのような方向性をうまく確立できない生物種もいると思います。
何度も申しますが、私たちは今を生きているので、突然変異ができる過程は見えません。ですから、突然変異の成功例の完成体ばかりしか見ていないということになります。長期にわたる時間の流れの中で、天文学的な数字での、突然変異体や、そうでないものの犠牲があったことを忘れないことが、この質問の答えの中で重要となるでしょう。

トランスポゾンは可動性(遺伝)因子のことだと思います。
動物には、トランスポゾンの仲間のようなものとしてLINEやSINEなどのDNA配列が確認されていて、それらが存在する付近の遺伝子領域では組換えが起こりやすいと考えられています。
毎度、飛び飛びのまとまってない文ですいません。

お礼

詳しいご説明どうもありがとうございました。私の疑問は、やはり途中段階で機能を発揮しない大きな変化（発光体のついたあんこうの角のように）が何回くらいの突然変化で生まれるのか、その確率はいったいどうなっているのか、ということに尽きるかと思います。例えば、以下のように

- 1万匹に一度突然変異が起きる。
- 突然変異の種類は1000種類ある。角が伸びる、発光体がつくことはそういったオプションの一つ。
- アンコウは地球上に2億匹いる。
- 平均寿命は1年（稚魚の段階で捕食されることが多いため）
- 2万年の間、アンコウは進化してきた

などの仮定をおいて、想定された突然変異（5センチ先の発光体）が起きうるかどうかを検討する必要があるように思いました。

どうもありがとうございました。

回答No.13

Quant

>でも、たまたま、普通のアンコウに数センチの角がしかも発光体を伴って、突然生える、なんてこと本当に起きるのかなあ、というのが正直な感想です。

600万分の一ぐらいの確率のLOTO6に当たる人がいるので、特別不思議なことでもないような気がします。
どの生物もその構成成分はそんなに変わりません。形態が変わっているだけですので、アンコウのような生物がそんなに特殊なものではないように思いますが。

お礼

どうもありがとうございました。繰り返しになりますが、宝くじに一度当たることは十分あります。ただ、それが何度か起きて初めて機能が発揮されるためには、本当にわずかな確率になってしまうので、私にはどうしても理解できないのです。水かきが少しずつ生えてくる、といったこととはわけが違うと思っています。

ただし、ある機能を持った突然変異が一度で起きる、と仮定すると確率は極端には小さくないとは思います。

ただ、その場合は、なぜそのような魔法のようなこと、神の手があると思わないと起きないようなことが起きるのか、ということが疑問です。

回答No.12

24blackbirds

トランスポゾンは飛ぶ遺伝子と呼ばれています。「自分を複製しなさい」という命令（そういう酵素のコード）を内部に持っているので、染色体の中を飛び回ることができるのです。そして、飛んで出た後にDNAの残渣を残していきます。

レトロウィルスはこれが染色体から外に飛び出したもの、と考えられます。染色体の中にとどまったり、外に飛び出したりを繰り返しながら、遺伝子の断片を運びます。

かなり雑な説明ですが、おおむねそういうものです。ということで、遺伝子は系統樹の枝の間を飛び回ることも可能と言うことです。

お礼

そうでしたか。全く知りませんでした。どうもありがとうございました。とっても面白いですね。

回答No.11

kaitaradou

新しい環境の発見あるいは発明が要因ではないかと考えています。勿論遺伝子が変化して新しいたんぱく質を作れなくては駄目ですが、大切なのは新しい環境だと思います。

お礼

どうもありがとうございました。

回答No.10

Quant

>突然変異が続いて起きなければありえないような、特殊な機能を獲得するに

私は、今の生物が持っている機能が特殊と考えることと、突然変異が続いて起きなければそのような機能が獲得できないという仮定が間違っていると考えています。
一つの機能を実現する突然変異が同時に起こればいいのです。DNAは変異しにくいので、突然変異が同時に起こることは考えにくいですが、RANは自分自身を変異させる機能をもっているので、一つの生物の中でRNAが多くの変異を同時に起こすことが可能です。これらの変異の組み合わせが偶然、生存に適していたものが生き残ってきたと考えています。

お礼

どうもありがとうございました。私もそういうふうに考えてみたいとは思うのですが、そうすると、(1)角が伸びてその先が発光する、(2)角が伸びてその先にとげがある、(3)頭にこぶがあり、そこが発光する、(4)　頭にこぶがあり、そこに穴がある、、、、というほぼ無限の突然変異が絶え間なく起きており、そのうちの(1)がたまたま捕食上大変に有利だったということになりますよね。

でも、たまたま、普通のアンコウに数センチの角がしかも発光体を伴って、突然生える、なんてこと本当に起きるのかなあ、というのが正直な感想です。

回答No.9

24blackbirds

トランスポゾンやレトロウィルスにより遺伝子が飛び回ることができることも進化の一因となっているでしょう。

また、（話はトランスポゾンのごとく飛びますが）大進化は小さな群の中で比較的速く起こると考えられています。ゆっくりと全体の遺伝子が変化するという過程を想像することは現実的ではないですよね。オペラはイタリアで、ジャズはニューオーリンズで突然生まれたのです。下地があり、理由があったところで急激に生まれる。もちろん実際に一瞬というわけではないですが、その後のゆっくりとした変化と比較して、後から見ると一瞬で生まれたように見えるものです。

キリンの首もゆっくりと伸びたのではないと思いますよ。首と足が長くないと生きられない状況に追い込まれた小集団の中で急速に進化したのでしょう。その理由は高いところの葉を食べるため、ではないと思いますが。そうでないと、子供が死滅し、その集団は絶滅したでしょうから。

お礼

どうもありがとうございました。不勉強で、トランスポゾン、レトロウィルスという言葉を初めて聞くのですが、どういったものなのか、ごく簡単に教えていただければ幸いです。

キリンの子供は草や下のほうの葉を食べると思います。ただし、首の少しだけ長くなったキリンは、他のキリンより多く食べられるので、生存率が高まるということは十分あるのではないでしょうか。

回答No.8

1fan9

再度の回答です。
少し角が伸びた魚は何百万匹分の一だとしても(もっと低い割合かもしれません)、そいつが膨大な数の子孫を残す確率は限りなくゼロに近いがゼロではないということが影響で進化が起こったのでしょう。

軽度の突然変異種はそれこそ今の瞬間にもかなりの量発生していますが、それらが生き残って、うまく子孫を残す確率は限りなくゼロに近いと思います。
すごい確率でたまたま子孫を残せた少し角が伸びた魚は、またすごい確率で同じようにさらに少し角が伸びた魚をうみだし、その連続で現在に至っているのだと思います。
今存在している生物種の出来た確率もとんでもなく低いものでしょう。
進化はかなりゆっくりとした流れで一定のスピードで起きていると思います。それは突然変異原や、染色体複製ミスが原因でしょう。
今いる生物も数百万年後には形を変えて存在しているでしょうし、よりよい生き方を採用したものが(ランダムですが)存在できるのでしょう。
分かりにくい意見ですいません。
結局は低い確率で(偶然)進化が起こるということをいいたかっただけです。今いる生物種は完全なものなので、それが出来るまでの膨大な犠牲は見えにくいものなのかもしれません。

お礼

たびたびありがとうございました。

何百万匹分の一のわずかな魚が少しだけ角を伸ばし、そうでない魚と同率で子孫を残し（その段階では特に有利ではないので）、その子孫のうちの何百万匹分の一のわずかな魚がまた少しだけ角を伸ばし、そうでない魚と同率で子孫を残し（その段階でもまだ特に有利ではないので）、という理解になるかと思います。

でも、そうすると、宝くじに同じ人が100回続けて当たるようなもので、確率的にほぼゼロになってしまうので、不思議に思っています。

回答No.7

24blackbirds

チョウチンアンコウの場合、

魚を待ち伏せして食べるために、環境にとけ込むために藻の生えた岩に擬態した。

　　↓

うまく擬態できたので藻を食べようとよってくる魚が出てきた。隠れることよりもおびき寄せることが目的になっていった。

　　↓

発光体を先につけたらよりうまく魚をおびき寄せられた。

というシナリオはどうでしょう？　ある機能に特化した器官はもとからその機能を持っていたと思いがちですが、途中の段階では別の機能を持っていたと考えるのが合理的です。たとえば鳥の羽根なども元々は別の機能を持つために進化したものが飛ぶことに流用されたのでしょう。飛ぶためにゆっくりと羽を伸ばす進化をしたとは考えられませんから。

目に関しては光を感じる器官がどんどん高度に進化していったと考えるべきでしょうが（途中段階でも機能を発揮するので）。

お礼

どうもありがとうございました。突然変異で、藻の生えた岩によりよく似たアンコウが魚の待ち伏せがしやすいのはよく理解できます。そうすると、次の突然変異でもっと似た場合は、さらに捕食率が上がっていきますから。

ただ、理解できないのは、「発光体を先につけた角」が一度の突然変異でできるとはとても思えないし、また他の用途を持っていたものが突然変わったとも思いにくい、ということなんです。おっしゃっておられるように、「途中段階で機能を発揮しない」新機能をどう獲得しているのか、が大変な謎です。

回答No.6

Quant

私の"妄想"では、進化は突然変異の積み重ねというものではなく、突然変異はカンブリア紀に起こり、徐々に現在の状態に固定してきたのではないかと思っています。
あのカンブリア・ビックバンを引き起こした生物たちの遺伝子はRNAで出来ていたのではないかと思うのです。RNAはDNAと異なりタンパク質の助けなしに自分自身をかえることが出来ます。これは、遺伝情報がDNAで構成されている生物よりも突然変異が起こりやすい生物であるといえます。3000万年に及ぶカンブリア紀の間にすべての遺伝情報の組み合わせが試され、環境適応できないものが淘汰されていったのではないでしょうか。そのうちに、遺伝情報をDNAという形で持つ生物が現れ、徐々に現在の生物を形作っていったのでしょう。DNAは変異しにくく、そのため現在の動物たちの間の進化が目に見えないほど遅々としたものになっているのだと考えています。

お礼

どうもありがとうございました。カンブリア紀にかなりの突然変異が起きたとしても、なぜものすごい数の突然変異が続いて起きなければありえないような、特殊な機能を獲得するに至ったかは、やはり謎です。

回答No.5

1fan9

進化は100%突然変異によって起こります。
（科学的にそれを否定する材料はありません。）　

光でおびき寄せる段階に進化する前は、普通の見た目特徴のない魚として生きていたというだけでしょう。
たとえその段階で生存率を高める機能が発揮できなかったとしても、生存率を低めるものが発現しているわけではないと考えられるので、問題ないでしょう。
中間体を踏み台にして新たな、いいものが生まれるという現象は生物にかぎったことではありません。ということは、中間体がいろいろな可能性を秘めていて重要なものといえるでしょう。

お礼

どうもありがとうございました。「生存率を高める機能が発揮できなかったとしても、生存率を低めるものが発言しているわけではない」という点ですが、少し角が伸びた魚は何百万匹分の一以下だと思います。そういった少数の魚は、次の突然変異をするほどの数ではないので、突然変異が積み重なっていく、という点がずっと気になっています。