山が成長すると、新たな種の進化が促進される

山は美しいだけではありません。これらの場所には、地球上で最も多様な種が生息している傾向があります。これは、プロイセンの地理学者で博物学者のアレクサンダー・フォン・フンボルトが 18 世紀に初めてアンデス山脈に登って以来、ずっと前から知られていました。しかし、その理由を実際に解明した人は誰もいませんでした。

よく知られている仮説の一つは、山にこれほど多くの種が生息する理由は、プレートの衝突によって山が隆起し、その過程でより多くの環境が作られ、その結果、新しい種が適応する機会が増えるからだというものだ。しかし、米国科学アカデミー紀要に発表された最近の研究によると、この仮説はこれまで明示的な定量的検証を受けたことがなかったという。

他の多くの研究は、植物群の多様性に注目しており、その結果は、この一般的な仮説を裏付けるものと思われる。「この主張はよくなされます。この仮説は、これらの研究のストーリーを組み込むことが多いのですが、定量的な比較を通じて、時間と空間を超えて明確に検証されたことはありません」と、シカゴのフィールド博物館の植物学副学芸員で、この研究の共著者であるリチャード・リー氏は言う。

リー氏とその同僚は、中国の横断山脈が800万年前に形成された際、同じ時期に、非常に近いがはるかに古いヒマラヤ山脈よりも2倍以上の速さで多様化が進んだことを発見した。

地質学的に言えば、横断山脈はかなり新しい。ヒマラヤ山脈は2000万年ほど前に形成されており、その2倍以上古い。しかし、この場所は生物多様性に富んでいる。リー氏によると、若い山々には、中国全土に生息する維管束植物3万種（基本的にコケ類を除くすべて）のうち3分の1以上が生息しているという。

この研究には関わっていないチューリッヒ大学系統進化植物学科の助教授コリン・ヒューズ氏は、研究者らは「大きな前進を遂げた」と語る。

「この地域が非常に多様性に富んでいることは 19 世紀から知られていました」とヒューズ氏は言う。「しかし、これまでこのホットスポットの進化の歴史を大まかに理解した人は誰もいませんでした。そのため、これは画期的な研究です。」

山脈の隆起によりより多くの種がより速い速度で出現するという仮説を検証するために、リー氏と同僚のヤオウ・シン氏は、横断山脈、ヒマラヤ山脈、そしてそれにつながる青海・チベット高原の19グループの植物の進化の歴史を比較した。

「これらの山々はそれぞれ異なる年代にあり、しかも隣接しているという事実は、私たちにとって自然実験の場を与えてくれます」とリー氏は言う。

リー氏とウー氏は、DNA配列と古代の化石データから生成された進化の樹形図を使用して、過去800万年間にわたる横断山脈の大規模な地殻隆起が、確かに急速な多様化と一致していたことを確認することができた。

このパターンは、研究者が 19 の植物グループ全体を考慮したときに初めて明らかになりました。「[この分野の] 人々は、一度に 1 つの植物グループに焦点を当てて、そのストーリーを語る傾向があります」とリー氏は言います。「この場合、必ずしも [そのように] 全体像を把握できるわけではありません。なぜなら、個々のグループには、このパターンを伝えるための統計的なシグナルのパワーがないからです。」

リー氏は、次のステップは、進化にもっと直接的な影響を及ぼしたかもしれない隆起の結果を研究することだと考えている。例えば、多様化は特定の生息地や標高で起こりやすいかもしれない。ヒューズ氏は、将来の研究では、ヒマラヤの青いケシを高山地帯に、針葉樹やカエデを低地の森林地帯にといったように、生息地ごとに植物を分けて、異なる地域で多様性がどのように異なるかを調べることができると考えている。「異なる生息地の多様化の歴史は異なる可能性が高いと思います」と彼は言う。

ヒマラヤ山脈との比較によって横端山の多様性が評価されたのと同じように、この新しいデータは別の山の種の進化についての洞察を提供するかもしれない。山は周囲の低地から隔離されていることが多く、「天空の島」と呼ばれているとヒューズ氏は言う。この隔離により、ある山と隣の山の比較研究が興味深いものになる。微妙な変数によって、同じ地域でも山と山が劇的に異なる場合があるからだ。

「生命の多様性を研究する私たちは、究極的にはあらゆる種の起源を説明することに興味があります」とリー氏は言う。「世界中で、種が多い場所もあれば、種の少ない場所もあります。そこで基本的な疑問は、なぜそうなるのか、種の豊富さにこのような差があるのか​​ということです。」

「生命について何らかの基本的な理解を得たいのであれば、それは解明する必要がある」とリー氏は言う。そして山は完璧な実験室かもしれない。