現生鳥類はすべて「虹色」の祖先を共有している

オウム、オオハシ、その他の色鮮やかな熱帯鳥は、通常、まさに熱帯地方に生息しています。さらに北や南に生息する鳥は、羽が地味な傾向があります。羽毛のこうした違いの起源は、何世紀にもわたって科学者を悩ませてきました。色鮮やかな羽は熱帯地方で進化したのでしょうか、それとも熱帯鳥にはどこか別の場所からこの地域に集まってきた色鮮やかな祖先がいたのでしょうか。

鳥類の系統樹を新たに調査した結果、虹色に輝くカラフルな羽毛は415回出現したことが判明した。そのほとんどは熱帯地方以外で発生した。また、現代の鳥類の祖先はすべて虹色の羽毛を持っていた可能性が高い。この発見は、7月26日にNature Ecology & Evolution誌に掲載された研究で詳細に説明されている。

動物界における色彩と虹彩

動物が色を生み出す方法の 1 つは、細胞が生成した色素です。鳥の場合、メラニン色素によって黒、灰色、茶色、オレンジ色が生成されます。カロテノイドは、特殊な羽毛構造によって使用され、より明るい色合いを生み出します。

もう一つのプロセスは構造色によるものです。これは、光が細胞構造のさまざまな配置で反射する方法から生じます。虹色光沢、つまりシャボン玉から発せられる虹色の輝きは、構造色の一例です。

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「虹彩は、光の一部の波長をフィルターし、他の波長を反射して目に返すことで機能します」と、シカゴのフィールド自然史博物館の研究員で、この研究の共著者であるチャド・エリアソン氏は、ポピュラーサイエンス誌に語っています。「見える色は、虹彩の物体を光が通過する距離によって決まるため、見る角度を変えると、異なる色が見えます。これが虹彩現象です。」

熱帯の鳥は、鮮やかな色素と虹彩のような構造色の混合により、その鮮やかな色彩を獲得します。

「私たちはたくさんの計算をしました」

新しい研究では、研究チームは 9,409 種の鳥類のデータベースを構築し、世界中で色がどのように広がったかを調べました。研究チームは、科学的に記録されている現生の鳥類のほとんどのビデオ、写真、科学的イラストを徹底的に調べました。その過程で、どの種が虹色の羽を持っているか、そしてそれらの鳥がどこにいるかを記録しました。

その後、研究者たちは鳥の色彩に関するデータと、DNA に基づく既存の家系図を組み合わせました。これにより、すべての種が互いにどのように関連しているかを突き止めることができました。エリアソン氏によると、「私たちは多くの計算を行い」、その情報をモデリング システムに入力して、虹彩の起源と広がりを正確に特定しました。

モデルは、数百万年前に熱帯地方外から色鮮やかな鳥がこの地域にやって来たことを示した。その後、時が経つにつれて、それらは多数の異なる種に分岐した。その計算のすべてにも驚きがあった。

カラフルなサプライズ

現生鳥類は厳密に言えば恐竜の特殊化したグループであり、このモデルは、現在生きているすべての鳥類の共通祖先が、鳥類の系統樹全体に今も輝く虹色の羽を持っていたことを示している。

最も古い鳥類として知られる始祖鳥は、1億4000万年前に生息していた。新鳥類と呼ばれる鳥類の亜種は、約8000万年前に進化し、他の恐竜のほとんどを絶滅させた6600万年前の大量絶滅を生き延びた唯一の鳥類となった。現代の鳥類は新鳥類に属し、モデルは虹色の羽毛がここまで遡ることを示している。

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科学者たちは、現代の鳥類の虹彩現象を引き起こす構造を調査することで、虹彩現象の証拠を探しています。

「この場合、その構造は羽毛のメラニン色素の層です」とエリアソン氏は言う。「化石に同様の層や構造が見られれば、絶滅した動物も虹彩を発色できたと推測できます。」

この発見は古生物学において重要な意味を持つ可能性があるが、さらに詳しく知るためにはまだまだ多くの研究が必要だ。

「次のステップは、祖先の鳥の体のどこに虹彩が見られたか、なぜ一部の鳥は虹彩構造色を使い、他の鳥は虹彩でない構造色をシグナル伝達に使うのかを研究すること、また、虹彩の生物学的機能を研究して、私たちが発見したように、なぜそれが鳥の分散や生息域の拡大と関連しているのかを理解することです」とエリアソン氏は言う。