新たな進化論が動物の縮小の謎を解明するかもしれない

動物の進化において、大きいほど良いという古典的だが議論の多い考え方がある。大きい動物は、単に体格で競争相手をしのぐだけで、ハンター、ファイター、配偶者として君臨できる。大きく生きることで生き残りやすくなるというのが、長年信じられてきた理論だ。古生物学者エドワード・ドリンカー・コープにちなんで「コープの法則」と呼ばれるこの概念は、19世紀に古生物学者の間で初めて登場した。当初、コープの法則は、かつて北米を歩き回っていたマンモスやサーベルタイガーなどの大型哺乳類を説明するのに良いように思われた。恐竜にもコープの法則は当てはまるようだ。しかし、すぐにこの傾向の例外が明らかになった。

化石記録によると、数千年の間に、動物の種や個体群は大きくなるどころか小さくなってきた。遠い昔にアラスカに生息していた氷河期の馬、カリブ海諸島に生息するアノールトカゲ、多くの種類のカメ、さらにはトンボまでもが、時とともに小さくなってきたことが研究で示唆されている。こうした観察結果は、動物の大きさに関する一般的な予想に反しており、何十年もの間、ほとんど説明がつかなかった。コンピューターモデルで検証された、新たに提案された進化論の仮説は、謎を解くのに役立つかもしれない。

1月18日にCommunications Biology誌に掲載された研究で概説された理論によると、種間の激しい競争と絶滅の危険性が高いため、動物は小型化する傾向があるという。研究者らは、捕食率やベースライン死亡率など20種類の数学的パラメータを含む複雑なコンピュータモデルをコミュニティ進化のために構築した。彼らは、相互作用する生物のモデル化されたグループを複数のシナリオにわたって時間経過に沿って追跡し、さまざまな状況下で体の大きさ、種の豊富さ、生態学的地位がどのように変化するかを調査した。彼らはモデルを通じて、さまざまなリソースとリスクのダイナミクスを調査し、シナリオに応じてサイズの結果が変化することを発見した。

いくつかの設定では、コープ則は確かに当てはまるようだ。種間の資源競争が低く、絶滅の全体的なリスクが最小限である場合、モデルは動物が大型化する傾向があることを示唆している。同様に、頂点捕食者が絶滅すると、生態学的階層の下位の動物は、空いたニッチを利用するために大型に進化する可能性がある。しかし、獲物、生息地、またはその他の基本的ニーズをめぐる競争が生命の網全体で極端である、より熾烈なシナリオでは、動物の個体数はその規模を維持するか、または縮小する可能性があると、英国レディング大学の教授で生態学モデル作成者の筆頭著者であるショボンラル・ロイ氏は述べている。

「私たちは本当にそんなことは予想していませんでした」とロイは言う。彼と彼の同僚はコープ則を反証しようとしたのではなく、それがモデル化に耐えられるかどうかを見ようとしたのだ。100年以上も昔のこの理論は、何十年も議論されてきた。進化生物学者や古生物学者の中には、大型動物に対する選択バイアスの産物としてこれを退けた者もいるが、一方で、非常に多くの種に当てはまると思われるこの理論に忠実であり続ける者もいる。

研究結果は、現実は体の大きさという単一の概念よりも複雑であることを示唆している。さらに、モデルの発見は、規則の例外に対する進化論的な説明を提供しているとロイ氏は言う。つまり、これらは偶然や異常ではなく、数学的に解釈可能な明確な圧力から生じる結果である。

種が時間の経過とともに縮小するシナリオについて、研究者は「回帰逆コープ則」を提案している。この新しい理論の指針によれば、激しい競争により動物は生態学的ニッチを多様化し、新しい食物や生息地を探すことになる。しかし、ロイの説明によると、動物が当初適していた元の資源に戻ろうとする圧力は常に存在する。その求められている資源にアクセスするのは、体が小さいほど簡単だ。動物が小さいほど場所を取らず、エネルギーも少なくて済む。もちろん、大きいことには利点があるが、小さい方が優れている場合もある。

これまで、科学は包括的な説明なしに、規則の例外を提示してきた。現在、生物学者やその他の研究者が研究できる「共通の枠組み」が提案されているとロイ氏は言う。この補完的な進化論は、世界の鳥の減少問題など、現在解決されていない謎さえも解明する可能性がある。世界中の多くの生息地で鳥が小さくなっているようで、その変化は気温の上昇と相関している。しかし、物理学では全体像を説明できないようだ。コープの法則の逆繰り返しが、洞察を与えてくれるかもしれない。

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研究者が実行したすべてのモデルにおいて、急速に大きくなったり小さくなったりする動物は絶滅に向かっていた。しかし、それが世の常だとロイ氏は言う。ほとんどの種、特にサイズスペクトルの両端の種にとって、極端なものは変化に弱いため、進化の長い時間の中で絶滅は避けられない。最近の研究によると、史上最大の霊長類である、体高約 10 フィート、体重 550 ポンドを超える類人猿は、その巨大さゆえに気候の変化への適応が難しくなり、絶滅した可能性が高い。ロイ氏は、この絶滅も彼らのモデルと一致していると言う。

しかし、これはすべてまだ理論上の話だ。研究者のコンピューターモデルは複雑で、微調整に何年もかかったが、この考えを裏付けるには現実世界でのテストとデータが必要だ。ロイ氏は、今後の研究でコープの逆則が再帰的に取り上げられ、化石記録におけるその妥当性が評価されることを期待しているという。また、古生物学的データを使用して、気温や生息地の喪失などの変数を考慮した、より優れた包括的なモデルを構築したいと考えている。今のところ、動物だけが進化するわけではないことが証明されている。世界に対する私たちの理解も進化できるのだ。