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イルカやクジラなどの海洋哺乳類が再び陸上で生きるように進化する可能性は極めて低いことが判明

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(著) (編集)

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  イルカやクジラ、シャチといった海洋哺乳類たちは、もともとは陸上で暮らしていた。だが、彼らの祖先はいつしか水の環境に適応し、今では完全に水の中で暮らすように進化している。

 ならばいつの日か、再び地上で暮らすように進化することもあるのだろうか?

 フリブール大学(スイス)とヨーテボリ大学(スウェーデン)の研究チームによると、どうやらその可能性は「事実上ゼロ」であるそうだ。

 彼らは、数千もの海洋哺乳類を比較しながら「進化の不可逆性」について調べている。

 その結果、陸から水への適応には後戻りできない一線があり、イルカやクジラはそれを越えてしまっていることが判明したという。

かつて水中から陸上に移動した脊椎動物

 最初の魚たちが水中から陸にはい上がったのは、3億5000万年前から4億年前のことだ。その脊椎動物は、やがて手足を発達させ、長い進化の末に現在のような四肢動物になった。

 四肢動物とは、つまり4本の手足とはっきりとした指がある脊椎動物のこと。つまりは私たち哺乳類がそうだし、両生類や爬虫類なんかもそうだ。

 ちなみにその後の進化で手足を失った動物もいる。だからヘビも四肢動物に分類されるし、パッと見は手足がないクジラやイルカなどもそうだ。

 水からはい上がった哺乳類のほとんどは陸上にとどまった。

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魚と四肢動物の特徴を併せもつ「ティクターリク」。3億7500万年前のデボン紀後期に生息した彼らは、水生生物と陸生生物をむすぶミッシングリンクかもしれない / image credit:public domain/wikimedia

現在水中で暮らす哺乳類が再び陸に上がる可能性はあるのか?

 ところが、なぜだか2億5000万年前頃になると、せっかく上がった陸からまたも水中に戻り、その環境に適応する仲間が現れた。それがクジラやイルカの先祖たちだ。

 生物の歴史を振り返ると、水から陸への進化はたった1度きりなのに対して、陸から水への進化は何度か起きているようようだ。

 すると、ふと疑問が浮かんでくる。陸から水への適応が繰り返し起きているのなら、そうした水中に戻った動物たちがまた陸に上がってくることはあるのだろうか?

 『Proceedings of the Royal Society B』(2023年7月12日付)に掲載された今回の研究は、この疑問について探っている。

 そして、その結論は「ノー」だ。数千種の哺乳類を調査したところ、陸から水への移動は「不可逆的」であるらしいことがわかったのだ。

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photo by iStock

進化は不可逆的である

 「進化は不可逆的である」最初にこの仮説を唱えたのは、19世紀ベルギーの古生物学者ルイ・ドロだ。

 「不可逆」とは、あるプロセスや変化を元の状態に戻すことができないという意味だ。つまり、一度行われたら、後戻りはできないということだ。

 彼によれば、進化によって一度失われた構造や器官は、その後の進化で再び獲得されることはないのだという。これを「ドロの不可逆則」という。

 フリブール大学のブルーナ・ファリーナ氏らは、この仮説を確かめるために、まず5600種以上の哺乳類を4つのカテゴリーに分けてみた。

 すなわち、「完全に陸上で暮らす種」、「水中で暮らすが、陸上でも活動できる種」「水中で暮らしており、陸上での活動は限定的である種」、そしてクジラのように「完全に水中で暮らす種」だ。

 そのうえで、こうしたカテゴリーごとに見られる体の特徴や、それぞれの種の進化上の関係を調べてみた。そうすることで、特定の特徴が進化する確率を推定するのだ。

 その結果、半水生の種と完全水生の種との間には、越えると二度と戻れなくなる一線があることがわかったという。ここを越えて水の暮らしに適応してしまうと、もう二度と陸上の暮らしに戻れなくなるのだ。

 そうした水中への適応の例としては、冷たい環境で体温を保ちやすいような「体重の増加」、代謝をアップさせる「肉食生活」といったものがある。

 ファリーナ氏によると、こうした適応があまりにも水の環境寄りになってしまうと、陸上での生存競争を勝ち抜くのが難しくなると考えられるそうだ。

完全な陸生から半水生になることはできます。ですが、あまりにも水に適応しすぎると、戻れなくなる一線があるのです

 クジラやイルカ、シャチといった海の哺乳類は、すでにこの一線を越えている。だから、彼らが再び陸上に戻ってくる可能性は「事実上ゼロ」であるとのことだ。

 まあでも、ワニやカワウソのように、半水生となって陸と海を行き来することは可能なようなので、遠い未来、シャチが浜辺を這いまわるといった光景がみられる可能性はなきにしもあらずだ。ちょっとそれ怖いけど。

References: Livescience / Royalsocietypublishing

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この記事へのコメント 67件

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    1. >>2>>5>>6
      陸棲大型動物がいなくなるという環境変化が同時に起きていればな。
      だが現実的には陸棲大型動物が一掃されたが海棲四肢動物は生き残っているという状況は想定しにくい。
      すると、進化というのは時間をかけて行われるものであるので、陸上に再適応しようとしている海棲四肢動物は陸棲大型動物との生存競争に勝てない。
      「物質から生命が生まれた過程に比べたら」というが、まさにそれも生命誕生後の地球では「生命へとなりそうな物質」は生物により消費されてしまうため、生命の誕生が再び起きる可能性はかなり低くなるのと同様だ。

      • +7
      1. >>21
        なぜ陸棲大型動物の全滅が必要なの?

        今の海だって、べつに水棲大型動物が居ない訳じゃない中で、
        息継ぎが必要な肺呼吸だったり
        熱伝導率の高い水中で36℃程度を保つ恒温性だったり
        明らかに水棲に不利な哺乳類の性質を抱えつつも、
        出戻りを果たしてるぐらいなのに。

        • 評価
        1. >>31
          具体的に言うと、陸棲への移行には抗重力が不可欠なのが障害だ。
          他に指摘するコメントをしている人もいるが、早い話が陸に上がった魚の語の通り満足に動けなくなるのである。生存競争において、まず覆し得ないハンデがある。
          逆に陸棲から水棲へと移行する場合は、抗重力構造を維持したままでも動くことが出来る。

          • +2
        2. >>31
          あと「今の海」この理解もおかしい。
          現代に完全水棲へと進化しつつある陸棲四肢動物は(恐らく)いない。
          四肢動物の完全水棲への進化は、数回の太古の特定の時代において行われたのであり、またその進化の場が海と陸との狭間という、大型の完全海棲動物が活動しにくい場所であったことを考慮に入れるならば、「(四肢動物でない)大型海棲動物もいる」という点は指摘として弱い。
          また体温について、完全水棲四肢動物は体温維持のため大型化する強い淘汰圧がかかるようで(面白いことにこれは魚竜や首長竜についても同じだったようだ)、このことが抗重力能力確立のハードルを上げ水棲四肢動物の陸への再進出を困難にする。

          • 評価
        3. >>31
          単純に陸に進化発展する余地があるならば陸上の別の生物がそのニッチを埋めていくから
          海洋性哺乳類が話の主軸になっているからこれらが海から陸に上がるには、

          ・身体構造の重力への対応(現状の海洋性哺乳類の骨格や筋肉の付き方では陸上で内臓が死ぬ)
          ・水がない場所に暮らすための日光や乾燥への対応(表皮・汗腺等の再構築)
          ・身体保温・排熱システムの再構築(海水で体温を保つシステムは逆に陸上では不利)

          などが考えられる。そして海洋性哺乳類がこれらの性質を獲得する前に、陸上の生物が先にニッチを埋めていくと考えられる
          ちなみに鯨の近縁はカバとされている(分岐は5,500万年前ぐらい)が、この分岐前の近縁種はある程度水中に最適化されていたと考えられ、鯨のグループはそのままさらに海洋に最適化し、カバの祖先はその後に陸に戻ったとされている
          そんなカバ君ですが、彼らはいまだに表皮が薄く乾燥に弱い上に汗腺を持たないという対陸上よわよわ性質を持っていたりする(逆に脂肪層等は分厚い)
          つまりそれ以上に進化した海洋生物が陸に戻るのはすごく大変

          • +6
  1. そもそもの進化論が間違っているんじゃないの?

    • -14
  2. 進化が不可逆だと言う割に、陸上から水中へ戻った連中がいるのはどうしたわけか

    • -9
    1. >>4
      ドロの不可逆則は、
      「変化した形質が変化前と同じに戻ることは無い」ということであって、
      「変化前の形質と同様の機能を果たす他の形質を獲得することは無い」ということではない。
      例えば水棲四肢動物で言えば、「胸鰭」は
      祖先の肉鰭類が持っていた胸鰭の「柄」の部分が変化し「フィン」の部分が無くなって前肢となる→水中への再適応過程で前肢が鰭状になる
      という過程によりできたもので、
      祖先の肉鰭類の胸鰭と比べると「フィン」の部分が無く「柄」の部分が「フィン」の役割も果たせる形状となったものと言え、構造が異なる。
      背鰭・尾鰭についても、水棲四肢動物のものは内部に骨を持たずやはり構造が異なる。
      鰓呼吸については再獲得されていない。
      これは、進化とは遺伝情報のランダムな変化から生じる形質の変化によって起こることと、確率論を合わせて考えると理解しやすい。
      例えば、長い文章をその中の文字をランダムに変化させることで別の文章に変えていくという行為を続けたとする。その場合、一旦元の文章と違う内容の文章に変化した文章がまた元の文章と同じような内容になることはあるかも知れない。だが、その文言が元の文章と全く同じに戻るということはまず無いだろう。

      • +14
      1. >>19
        サンキュー専門家ニキ(´・ω・`)折り紙とか紙ヒコーキなんか別の形から戻そうとしても絶対折り目が付いてるもんな
        必要に迫られて前と同じスピード同じ時間飛べるようにはできても
        折り目をカバーするために形は変わる…的な感じか

        • +4
      2. >>19
        だよね?
        ドロの不可逆則って、一定以上変化して臨界点を超えると
        「もう元に戻ることはない」と言っているだけであって、
        似たような性能を全く別の方向から「新たに獲得」することを
        否定している訳ではないよね?

        であれば、ドロの不可逆則を以って、海洋哺乳類の中に
        陸上に適応した機能を獲得して進出するものが現れる可能性を
        否定する根拠にはならなくない?
        それこそ、全く陸上なんて見ず知らずだった魚類に
        両生類へと進化する種が現れたぐらいなんだし。

        • +5
  3. なんで言い切るんだろう
    海で餌が少なくなり岸辺にしか餌がなくなり次第にとか考えたらどうなるかは分からないと思う
    ただの物質の伝達から生命が生まれた過程を比較したら大した変化ではない

    • -4
    1. >>6
      自分も理論上不可能ということは無いと思う。
      水辺をぺたぺた這い回るのが精一杯だった両生類が
      ほんの1億年ちょいでバッサバッサと空飛んでたことを考えれば
      鯨類が再上陸するくらい大したことない気がするわ。

      まあ現状では地上のニッチがほぼ塞がってるから
      そういう意味では難しい面もありそうだけど。

      • -3
  4. 一度捨て去ったものを再獲得するのは絶望的に難しいってだけだね

    • +6
  5. アシカがギリじゃね
    オットセイ・アザラシは無理かな
    鼻が頭の上にあるタイプはもう…

    • +8
    1. >>8
      陸上で休んだり子育てをする(陸上の方が楽な)種は餌に困らなければ陸に戻れると思う
      鼻が頭の上にある種は陸に乗り上げたら這うことも出来ずに死んでしまうくらいだからやっぱり難しいだろうね

      • 評価
  6. まだ進化の途中で前例が無いだけなのでは?

    • 評価
  7. クジラとイルカは大きさの違いでしかない同じ哺乳類だと最近知って衝撃を受けまちた

    • +2
  8. シャチが浜辺をうろついてたらオタリアさんたちは逃げ場が無くなっちゃうね

    • +3
  9. 海のそばの山に登ったら
    山頂にアカテガニがいたなあ。

    • +1
  10. イルカよりタコさんの方があると思う(´・ω・`)
    あの変幻自在の手足は海中じゃ持て余してる感じがする
    よく浜辺まで偵察に来るし

    • +2
    1. >>15
      頭足類は化石種も含めて陸上に適応しようとした形跡がないらしい。目茶苦茶昔からいるのに。巻き貝以外の軟体動物は陸に適応出来ないのかも?

      • +4
        1. なぜそう言われてるか
          そう考える根拠は何なのか
          と言ったことを一切調べずに、自分の感覚では有り得ないから有り得ない、って言い切れるなんて極楽蜻蛉だよなぁと

          >>39
          ?????
          ナメクジも巻き貝の仲間だぞ?

          • +2
    1. >>16
      ムツゴロウ、トビハゼの類はもともと水中生活をしていた動物が半水生に移行した段階なので今回の例とは違う。干潟という陸からも海からも敵が来にくい環境なのが重要。

      • +1
  11. そういえば陸生のワニがいた過去記事に
    あんな感じになるにはまだ足があるタイプじゃないと

    • +2
  12. そりゃ人間がイルカらな
    いなくなれば可能性は爆上り

    • 評価
  13. 難しいのかも知れんが必要が有れば上がって来そうだけどね

    • 評価
  14. 絶望的に低い、事実上ゼロ
    でもそんな可能性を気の遠い時間をかけて手繰り寄せてしまうのが進化の、ひいては生命の神秘なのではないだろうか

    • 評価
  15. >なぜだか2億5000万年前頃になると、せっかく上がった陸からまたも水中に戻り、その環境に適応する仲間が現れた。それがクジラやイルカたちだ。

    クジラの祖先が海に戻ってからはせいぜい5000万年くらいだぞ。
    2億5000万年前というのは恐らく魚竜の祖先の時代。

    • 評価
  16. こういう学者の言うことほどあてにならんことはないよな

    • -12
    1. >>26
      かと言って、あなたの様な門外漢の決め付けが正しいなんて事も無い訳で。

      • +8
  17. 陸から海へという進化は何度も繰り返し起きているのに対して
    海から陸へという進化は脊椎動物では1回しか起きていない事から、
    その確率には大きな差がある事は明白だろう
    海から陸への再進出は、大量絶滅により陸棲、半陸棲脊椎動物がほぼ全滅するという
    物凄く特殊な状況でもない限り起きないだろう

    • +2
  18. 人間に尻尾を再び生やすぐらい難しそうだな

    • 評価
  19. クジラ類は後肢をほぼ消失しているから四足歩行への移行は無理だろう。
    魚類から陸上を目指したのもハイギョやシーラカンス等の肉鰭類だけだし。
    体長数mを超える体躯では陸上で体を支えるのも難しいのも有る。
    進化はあくまで環境に対する不可逆的な適正化で有る事を忘れてはいけない。

    • +2
  20. シャチなんか、獲物を狙って浜辺に高速で乗り上げてくるから、それに適応すれば半水生はワンチャンあるかもしれない。

    • 評価
    1. >>35
      その後、波打ち際で身動きが取れなくなって自滅するから💧
      ※自力で戻れない場合は、他の仲間に連れ戻してもらってる。
      (オラオラと攻め過ぎるシャチは、調子に乗りがちな若い個体)

      • +3
  21. 陸上進出の開始地点を肉鰭類とすると、地面につくヒレを4本持っている必要がある
    胸びれと尾びれの3本でその代わりをするのは難しいだろう
    失った後脚の再獲得がそれに輪をかける
    シャチが砂浜の波打ち際にいる生き物を襲うことができても、陸上にとどまることができないくらいに体温が高くてトドのようにもなれない
    いっそのことヘビみたいになればと考えても温血動物の枷が重くのしかかる
    進化ってあるものの再利用だからないものからは極端に難しくなる
    温血だって冷血の常に体温を保つ必要がないというメリットを捨て去って獲得したものだからね

    • +1
  22. 長い年月を掛ければイルカだって進化するだろう、その姿は未知じゃないの?
    4本足の恐竜が空飛んだんだよ?
    ヒレの指が足化しても不思議じゃないと思うけど

    • -2
    1. >>38
      タコ「おいらもいつかあの空を飛んでみせるぞ」
      イカ「せやな!」
      カメ「おいも!」
      クラゲ「負けへんで!」

      • 評価
    2. >>38
      イルカ でも タコでもなく イカ かもしれん。
      「フューチャー・イズ・ワイルド」(ドゥーガル・ディクソン)に、2億年後に陸上をのし歩く体重8tのイカ(メガスクイド)が登場して雑食生活を送っている。

      • 評価
  23. テレスコーピングとかの海中での必須機能を陸向けにしようとしたところで適応できるレベルまで淘汰されないとはまあ考えられんよな
    海牛類はかなり限定された場所&食性だから持たなくても良かったけどそのポジションにすら行くのは厳しい
    みんな時間あれば~っていうけどそれくらい海って陸と環境ぜんぜん違うのよ
    特に哺乳類は海中での課題がさらにキツいしね

    • -1
  24. 上陸の可能性かー
    絶海の孤島でアシカ・アザラシだけがいれば変わるかも
    四足歩行じゃなくて前肢が伸びてカンガルー様か
    あるいは全体が伸びてスリム化、尺取虫タイプの歩行
    あと問題は餌とかいろいろあるけど、大きな障害は鴎などの「鳥がいること」
    彼らがいると子供は大きくなる前に食べられてしまうと予測
    現代ではきびしいね

    ところで海洋哺乳類にラッコは入る?

    • +2
    1. >>43
      絶海の孤島に体が軽くて負担が少ない小型のイルカが上陸するとして何かいいことがあるのかってことなんだよね
      海には食べ物がいっぱいでペンギンやウミイグアナみたいに海に頼りきりになるのは不思議じゃないけど、逆はどうかってこと
      海に頼れなくなって陸に頼るしかない状況になったらかなりの種が絶滅するしかないんじゃないかな
      そんな状況で陸が頼りになるかって問題もある

      ラッコは鰭脚類と同じ海洋適住種という生活環境による分類の海獣だそうだよ
      ホッキョクグマも海洋好遊種として海獣に含める場合があるそう
      これらは、同じく海獣であるクジラ類や海牛類という海洋常在種と区別しているみたいだね

      ウミイグアナはリクイグアナとホッキョクグマはヒグマとの交雑種がいるから生き延びるチャンスはあるとはいえるけど

      • 評価
      1. >>55
        43は🐬は無理だと切り捨てない
        るのになんで🐬の話をするのだろう?
        餌があっても移動も呼吸もできないなら進化どころか生きていられない

        • 評価
  25. 陸上での生存競争を勝ち抜く事ができなくなるのがミソなんだね
    確かに陸上に上がる過程で満足に動けない時期があれば、陸棲生物に見つかったが最後もぐもぐされちゃうだろうもんなあ
    何らかの理由で陸棲生物のみ一掃されれば再び陸へ上がってくる水棲四肢生物が出てくるんだろうけど、そんな事って起こらなさそうだし、陸棲生物の人間としては起こって欲しくないし(A;´ω`*)

    • +2
  26. 空を飛ぶならトビウオの方が見込みがあるな

    • 評価
  27. ある程度進化しちゃうと指や手足の数が増えないような感じで、全体的にプロトタイプまで戻らないと複雑な機能を再獲得出来ないような気がする。クジラのヒレが脚になる事はもうないんじゃないかな。

    • +1
  28. コメ欄にまだ出ていない要素があるので
    書いておこう。陸生から完全な海生に
    進化した場合、陸生に戻れない要因の一つに
    体の大きさがある。生態的ニッチが空いた時に
    短期間で進化する必要がある。その為には
    世代交代が早い、即ち寿命が短い必要がある。
    進化は小型の種が有利。体長が30センチ
    以下、寿命は1年から3年の海生哺乳類でも
    居ればワンチャンあるかも知れないが
    そんな種は居ない。

    • 評価
    1. >>53
      一度大きくなったらもう小型化しないのかな
      海洋哺乳類に猫サイズの成獣はいないみたいだし海では大型の方が生存確率が高いんだろうけど

      • 評価
      1. >>58
        水中生活をする哺乳類は体温を保つためにある程度以上大きくなければならないらしい。
        すると、小型化するためには長時間水の外で生活出来るようにならなければならないのだが、
        長時間水の外で生活できるようになるためには抗重力の問題から小型化していないとハードルが高い、
        というジレンマが生じる。

        • +2
      2. >>58
        そもそも小さい個体は弱くてモテないから淘汰されるという悲しい現実もある。

        • +1
  29. 数億年前の初めて陸に上がった生物は、水中生活にあまり馴染んでない種だったということでもあるな。。。。なんか変だな。

    • -1
    1. >>57
      その頃は、陸上に天敵が存在しなかったんじゃない?だから波打ち際でノタノタ這いずっていても生き延びることができた。今、例えばイルカが波打ち際で繁殖とか始めたらすぐに全滅しそう。

      • +4
  30. かつては揚子江海豚🐬がハス🪷の葉を重ねて浮島を作って
    そこでよく昼寝💤してたそうだ(嘘🤥)。

    • +1
  31. 適応しすぎて進化の袋小路に入ったというのならまぁ解らんでもない。

    • +1
  32. クジラ類が陸棲動物に進化したとしても失った後ろ足はもう生えてこないから胸鰭が足になった二足歩行か蛇のような生き物にしかならないだろうな

    • 評価
  33. こないだ「生命は道を見つける」みたいな記事を、このサイトで見たね。

    • +1
  34. 哺乳類に限らず絶滅した生物は無数にいるから
    そういうことなんだろ
    どの種も環境変化に合わせて必ず生き残れるとは限らんし
    下等で単純な生物が発生してまたやり直し

    • 評価
  35. 15向けのコメを 別人向けのコメにしてしまいました 訂正します

    • 評価

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