なぜこんなにヘビが沢山いるのでしょうか？

正方形に近い意味では、ヘビは厳密にはトカゲですが、意味論上、またヘビが非常に特徴的なため、生物学者はヘビとトカゲを別のカテゴリに分けます。生命の樹の同じ枝に属しているにもかかわらず、脚がなく、長く、這うように動くヘビは、顎を離して毒のある噛みつきをすることができるため、爬虫類の仲間とは一線を画しています。新しい研究は、ヘビがいかにユニークであるかを明らかにし、長年の謎を浮き彫りにしています。

ヘビの特異性

知られている現生のヘビの種は約 4,000 種あり、陸生脊椎動物の多様性の 8 分の 1 を占めています。ヘビは、木登り、穴掘り、遊泳、滑空など、驚くほど多様な生息地や非常に多様な条件下で繁栄しています。2 月 22 日にScience 誌に掲載された研究によると、単一の特徴でその多様性の起源を説明できるものはありません。

結局、すべては研究者が「蛇の特異点」と呼ぶものに帰着する。広義では、特異点とは、小さくて予測できない変化が積み重なって、大きくて予期せぬ結果になる場合である。物理学では、特異点とは、現実においてルールが崩れ、時空構造の急速な拡大が起こる可能性がある点である。ビッグバン理論は、私たちの宇宙全体がそのような特異点から生まれたと仮定している。生物学では、進化の時間オーダーで瞬間的かつ分離不可能に見えるほど密集した一連の変化から種の爆発的増加が生じる場合に特異点が発生する可能性がある。

新たな研究によれば、ヘビの多くの種はすべて生物学的特異点の結果として生まれたという。

進化を特異点の観点から考えることは、プロセスが徐々にゆっくりと展開すると一般に理解されている分野にとって、視点の転換です。新しい種の出現は、通常、地理的な分離によって島で起こる、または捕食者と被食者の相互作用が長引いた結果、または時間の経過とともに病気の圧力から出現する、と説明されます。これらすべてのことは今でも起こっており、進化を理解する上で重要ですが、ヘビ（および同様に多様な動物グループであるげっ歯類やスズメ目鳥類）は、大きく突然の飛躍も生命の樹の成長の一部である可能性があることを示唆しています。生命は時々、急速に動きます。

ヘビの爆発

新しい研究は、ヘビが「根本的に非常に速い速度で進化している」ことを示していると、ミシガン大学の生態学および進化生物学教授で、本研究の主任著者であるダニエル・ラボスキー氏は言う。「トカゲは、変化の速さで言えば、進化の原付バイクやゴーカートに乗っているようなものです。しかし、ヘビは超特急に乗っているようなものです」と彼は説明する。このスピードにより、「ヘビは、他の多くの動物グループよりも、多くの異なる生態学的生活様式に多様化することができました」とラボスキー氏は付け加える。しかし、ヘビが進化的に他の爬虫類を追い抜くことができたのは正確には何なのかは未解決のままである。ヘビの増殖は、おそらく立て続けに起こった多くの幸運な変化によって促進された。また、ヘビの特異点は一度しか発生しなかったため、1つの形質が他の形質から相対的にどのような影響を及ぼしているかを分析することはほぼ不可能であり、未知の部分が残るとラボスキー氏は言う。とはいえ、この研究は興味深い洞察を提供している。

研究者らは、1,000 種を超える新しい遺伝子配列と、約 7,000 種の爬虫類の既存データを使用して、トカゲとヘビ (合わせて有鱗目) の進化系統樹をこれまでで最も詳細に構築しました。系統樹により、ヘビは他の有鱗目よりも約 3 倍の速さで新しい生態学的地位と物理的形態に進化しており、その進化の大部分は過去 7,000 万年から 1 億年ほどの間に起こったことが確認されました。

そして、このヘビの増殖は今も続いているとラボスキー氏は言う。近いうちに減速する兆しはなく、まだまだ発見すべきものがたくさんあるだろうと彼は強調する。実際、科学者たちは常に新しいヘビの種を発見している。今月初めの例では、生物学者は、知られている最大のヘビの種であるオオアナコンダが、実際には遺伝的に異なる2つの種であることを発見した。

ヘビとトカゲを分ける

ヘビ以外のトカゲの多くのグループは、独自にヘビのような特徴を進化させてきました。足のないトカゲ、細長いトカゲ、毒のあるトカゲ、特殊な頭蓋骨と非常に柔軟な顎を持つトカゲ、ヘビに似た匂いを嗅ぐことができるトカゲがいます。しかし、それにもかかわらず、研究者は、これらの他のトカゲのグループのどれも、ヘビほどの速度で多様化または進化していないことを発見しました。「ヘビには注目すべき特徴がたくさんありますが、必ずしもヘビに特有のものではありません」と、研究の筆頭著者であり、ストーニーブルック大学の進化生物学および生態学の助教授であるパスカル・タイトルは述べています。そして同時に、「1つの特徴が現れて多くの爬虫類の種につながるという一貫した因果関係は見られません」。

研究者たちは、個々の動物の胃の内容物を約 7 万回観察し、ヘビとトカゲの食性の違いを分析しました。研究者たちは、ヘビは脊椎動物をはるかに多く食べるのに対し、トカゲは昆虫やその他の無脊椎動物を食べる傾向があることを発見しました。さらに、研究によると、ヘビは特定の食物源に特化しているのに対し、トカゲは雑食性である可能性が高いとのことです。しかし、食性の違いだけでは、ヘビがなぜ進化的に優れているのかを説明するには不十分です。

「ヘビは特別で奇妙な動物です」と、英国バース大学の進化生物学者で古生物学者のニック・ロングリッチ氏は言う。同氏はこれまでヘビの多様化を研究してきたが、今回の研究には関わっていない。「今回の研究で、研究者たちはそれをうまく定量化したと思います」。

シカゴのフィールド自然史博物館の爬虫類学者で学芸員補佐のサラ・ルアン氏も、この新しい研究が画期的であることに同意している。「収集された自然史情報の量と [ここで言及されている] 種の数は驚くべきものです」と彼女は言う。「これは [ヘビの] 世界規模での成功をよりよく理解するための刺激的な方法です」。さらに、ルアン氏は、この素晴らしいデータセットから、ヘビとトカゲに関する今後の多くの研究が生まれる可能性が高いと付け加えている。

永続する未知のもの

しかし、その大きな進歩にもかかわらず、研究著者らは、私たちがまだ理解していないすべてのことに追いつかれています。10年間の研究と数万のサンプルは、ラボスキー氏に「地球上の生命の膨大な部分の基礎生物学について私たちがいかに知らないか」を証明しました。博物館のコレクションを掘り起こし、遺伝子データを集めるというすべての作業を行っても、特に熱帯地方では、どのような種がどのくらいの数存在し、どのように相互作用しているかがわからない「世界の大きな部分」があると彼は言います。タイトル氏も同意します。「まだ情報がない種がたくさんあります」と彼は言います。

ラボスキー氏は、この不足は、保全、生態系の複雑さの理解、そして人間が世界に与える影響の評価に関して「暗闇の中を飛んでいる」ことを意味すると指摘する。よりよい結果を得るためには、「動物が自然界で何をしているかについての基本情報を収集する取り組みを大幅に拡大する必要がある」と同氏は言う。ヘビは新しい形に進化するのが早いかもしれないが、人間はヘビが発見される前に、その芽や枝を生命の木から無計画に切り取ってしまう可能性がある。