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2014年5月

2014年5月30日 (金)

アデロバシレウスは卵生だった? マスコミの云う事を鵜呑みにしてはいけない。

>発見されている今のところ最古の哺乳類といわれているアデロバシレウスは、2億2500万年前に生息していたと言われていますが、その頃はまだ卵生だったようです(現在でも、ハリモグラやカモノハシは卵生であり、彼らは我々の共通の祖先の特徴を残しているものと考えられます)。

NHKはアデロバシレウスが卵生であったという根拠を語ったのでしょうか?

アデロバシレウスの化石は、頭部と歯しかありません。
卵生か卵胎生か胎生かは判定できないはずです。哺乳類は爬虫類から進化したという憶測に基づいているのではないでしょうか。

哺乳類は、卵胎生の両生類が寒冷地に追われ胎生に進化したと考えるのが妥当だと思います。一方、爬虫類は卵生の両生類が乾燥地に追われ堅い殻の卵生に進化していったと考えられます。

そうであれば、もしアデロバシレウスが卵生であると判明した場合は、爬虫類の系統と考えるべきでしょう。アデロバシレウスが温暖な地域に生息していたとなると、その可能性も出てきます。

>(オーストリアにしか生息していない、ハリモグラやカモノハシなどの卵生哺乳類や、カンガルーやフクロオオカミなどの有袋類は、おそらく原始的な特徴を持つ哺乳類の“生き残り”ということでしょう)。

カモノハシやハリモグラが初期哺乳類の姿を留めており、それが卵生であるから初期哺乳類が卵生ではないかとのことですが、カモノハシやハリモグラの卵はやわらかく、爬虫類一般に見られる堅い殻の卵とは違います。また、どちらも腹の上で卵を乗せて孵化させることからすると、卵胎生の「卵」の過程を体外に延長させた様式であると考えたほうが妥当です。

したがって、アデロバシレウスが卵を生んでいたことが判明した場合は、カモノハシやハリモグラのように卵胎生を体外に延長させた系統である可能性もあります。

熊谷順治

2014年5月27日 (火)

ウィルスや微生物との闘いという逆境~免疫機能の差異が生存と絶滅を分けた

>新しい人類が抱えていた病原菌が古い人種を滅ぼしていったのではないだろうか・・・ 

 原人段階はまだ生存自体が奇跡に等しい状況なので微妙な部分が残りますが、旧人・新人段階に関してはこの阪本さんの仮説を私も支持します。

 もともと哺乳類は胎生を獲得する代償として、胎児が母胎内にいる間は、免疫寛容のシステム(=母体~胎児の間で各々の免疫が完全には発現しないシステム)をつくっています。したがって、母体の獲得免疫の継承や自然免疫発現の準備も、その多くを出産後の母乳授受を通して行っています。

 母乳によって免疫機能の世代間伝達を行うシステムである以上、哺乳類の場合、獲得免疫の多様性が世代を経るにしたがって飛躍的に上昇し、この自然免疫の 発現レベルや獲得免疫による防備対象が、さらにどの地域に住み着いたかによって、予想以上に大きな差となって現れることを意味しています。

 つまり、人類史500万年の進化と拡散の背後にあった逆境とは、ひとつは極限的な飢えですが、これに対しては主に共認機能観念機能の 進化で適応する一方で、ウィルスや微生物との闘いもそれに匹敵する逆境であったと言えます。その逆境に打ち勝つための‘体内の軍事体制’とも言える免疫機 能(とりわけ獲得免疫)は、生存自体が奇跡とも言える極小集団であった人類にとって、文字通りの死活問題だった訳です。

 以上の前提条件を踏まえたうえで、拡散と絶滅を繰り返しては、ほぼ一貫してアフリカ出の人種が生き残り、先住民たちが絶滅していった(=現存人類はホ モ・サピエンス一種のみ)という事実を振り返ると、新たにやって来たアフリカ発の集団が、同時に新種のウィルスや微生物を持ち込み、そのウィルスなどに対 する抗体の有無によって、その後の人類の歴史は塗り替えられていったという考え方は論理整合性が高いと思います。

 ちなみに、現在でも脅威となっているHIVに対しても、アフリカ原住民の一部には、免疫細胞のレセプターの形状が変異してエイズに罹らない人たちがいる部落の存在が報告されています。

土山惣一郎

2014年5月24日 (土)

胎盤の完成と性闘争本能の強化が哺乳類を進化させた

>更にその後1億2000万年前位から、高緯度の土地から順に寒冷化が進んでいく、哺乳類はこの寒冷化への対応のひとつとして胎児の出生確率をより高める胎盤(胎児への栄養補給)を獲得し、現在生存する哺乳類の基礎的機能をほぼ整えることになる。<

哺乳類を大きく分類すると、単孔類(胎盤はなく、卵を産み母乳で子を育てる:現在ではカモノハシとハリモグラ)、有袋類(胎盤が不完全なため、体外部の育児嚢で子を育てる。:現在ではカンガルー等)、有胎盤類(完全な胎盤をもつ多くの哺乳類)に分かれます。

初期の有胎盤類も、まだまだ胎盤は完全ではなかったと考えられます。未熟児のまま生まれ環境に適応できず、死んでいった子も多くいたはずです。
有胎盤類は、その後の寒冷化対応の繰り返しにより、完全な胎盤を完成していったのでしょう。

哺乳類の種が爆発的に増えて行くのは、その後の新生代に移行した時です(参照:127039)。それ以前の寒冷期への適応で、完全な胎盤が完成している有胎盤類は、温暖な森林の中で数が増えていきます。
また、その後の寒冷化による森林の後退で、森林内での種間闘争は激化し、弱い種は森林から草原へと追い出され、草原動物へと進化していきます。

哺乳類が、森林内で数が増えたのも、種間闘争を激化させたのも、草原に出て新たな種として子孫を残せたのも、完全な胎盤の完成があったことが、重要な要因です。子を確実に残す胎盤の獲得だけでは種を維持することは出来ません。より強い種を残すために、哺乳類は、性闘争本能を強化していったのだと思います。

村上祥典

2014年5月21日 (水)

なぜジャワ原人、ネアンデルタール人は滅びたか?

これまでの考古学の成果から、過去数百万年の間に人類には複数の種類がおり、その多くは、歴史の中で滅びていったらしいことがわかっている。

 では、そういった滅んでいった人類、たとえばジャワ原人、ネアンデルタール人が滅びていった理由はなんであろうか?
 現生人類との戦争に負けたという説、混血により同化していったという説、現生人類のほうが知力に勝っていたからという説などがあるが、どれもすっきりしないところが残る。
 リンク

 たとえば戦争説だが、当時の人類の数は多くても数千万で、人種間の接触自体きわめて稀で、ましてや縄張りや資源をめぐって合い争う必要はなかったはずである。 

 ヒントは、拡散していった人類がもともといたアフリカの気候にあるのではないだろうか。
 人類は、アフリカの熱帯で進化していたが、熱帯には、人類にとってある脅威があった。それは、病原菌が繁殖しやすい、という点である。
 人類は数回、アフリカから出て行って、世界各地に拡散していったが、次の拡散のたびに、古い人種が滅びている。そのとき、新しい人類が抱えていた病原菌が古い人種を滅ぼしていったのではないだろうか?
 アフリカに居続けていた人類は、熱帯で生まれる新種の病原菌の耐性を身につけていくことができた。しかし、すでに冷帯や温帯に拡散していた人類は、それを身につけることができなかっただろう。

※人類が抱えていた病原菌が別の地域に移動することで、原住民を滅ぼした例が、スペイン人のアメリカ原住民の征服である。これは苛烈な支配が原因だとされているが、それだけでは、一億以上存在していたとされる、アメリカ原住民たちが数十年の間に、数十万人へと減少していったスピードが説明できない。
 当時、スペイン人にあって、原住民たちになかったもの。それは、天然痘への耐性である。新大陸には天然痘がなかった。スペイン人が持ちこんだ天然痘によって、大打撃を受けたこと。それがアメリカ大陸の諸文明を滅ぼした大きな理由ではないか、という仮説がすでに幾人の研究者から提示されている。

阪本剛 

2014年5月18日 (日)

両生類から最初に分化したのが哺乳類に繋がる系統

これまで系統進化の研究は、骨格の形態を比較する形態学という手法が主流でしたが、現在では、DNAの塩基配列や蛋白質のアミノ酸配列のデータを統計的に解析(※)する分子系統学という手法が盛んです。その分子系統学からも、「哺乳類は両生類から直接進化した」という説が支持されているようです。

なお、分子系統学上、爬虫類とは鳥類、ワニ類、カメ類、有鱗類(ヘビなど)の総称に過ぎず、系統上の分類単位としては存在しないことになります。


以下、 リンク より抜粋。

>羊膜類の中で最初に他から分かれたのは、哺乳類であり、このことは形態学からも分子系統学からも支持される。ところが、残りの爬虫類と鳥類の間の系統関係に関しては多くの議論がある。爬虫類はトカゲ、ヘビなどの有鱗類、ワニ類、カメ類の3つの大きなグループに分類されるが、実際には鳥類に対してこれら3つのグループは単系統の関係にはない。つまり鳥類が系統的には爬虫類の中に入ってしまい、系統関係を重視する限り、爬虫類という分類単位は存在しないと考えられているのである。<

 
※「統計的な解析」には注意する必要があります。実際、塩基置換やアミノ酸置換の仮定モデルの設定を誤ると異なった系統樹が出来ることが参考資料でも指摘されています。

鈴木隆史

2014年5月15日 (木)

両生類~爬虫類・哺乳類の進化系統樹

 爬虫類の大半は卵生で、現生の卵胎生爬虫類としてはマムシなどの毒蛇の一部が知られているだけです。一方、卵胎生両性類は、初期爬虫類の登場の直後(orほぼ同時期)に登場しており、かつ、初期哺乳類の出現は卵胎生爬虫類の出現よりも先行しているという事実から考えると、哺乳類は直接卵胎生の両生類から進化したと考える方が妥当です。

 その流れを進化系統樹としてまとめると以下のようになります。

               ┏━━鳥類
    ┏━━━爬虫類━━━━┻━(卵胎生爬虫類)
両生類━┻━(卵胎生両生類)━┳━(胎生両生類)
               ┗━━哺乳類

 初期両生類の登場が約3.6億年前ですが、2.8億年前までには肉食両性類が水辺を闊歩する状態になります。この肉食両性類に追いやられるカタチで、陸上生活に適した殻のある卵の産卵や水分を体内に温存できる強固な皮膚などの機能を獲得して、言わば乾燥適応したのが爬虫類です。

 それに対して哺乳類は、肉食両生類と肉食爬虫類の両方に追われて、乾燥適応だけでは生き残れないために、寒冷地に適応していった種です。毛皮をまとって恒温動物に進化したのも、完全な胎生に進化していったのも、寒いとからだが動かない、卵が孵らない・・・などの弱点を矯正して、寒冷な環境でも子孫を残し種として生き残っていくためです。

 ちなみに、鳥類も恒温動物ですが、これもおそらく爬虫類が寒冷適応していった一種と見なすことができると思います。

土山惣一郎 

2014年5月12日 (月)

種の保存としての性闘争

性闘争って聞くと、どうしてもなんだか個VS個の醜い争いを連想してしまっていました。しかし、それは、自分の中の観念が作り出した、ただの想像にしか過ぎませんでした。

性闘争
それは、種の保存のために強者を決めるということ。そのために、より強い種を残すために闘うということ。

そう思うと、そこにはすごいエネルギーを感じます。
久保田彰子

2014年5月 9日 (金)

哺乳類の冬眠

哺乳類は体温を高く保つことにより持続して活発に動ける。その反面、爬虫類や両生類に比べ、多くのエネルギーを必要とします。

環境温度の低下、食糧の減少など、高体温を維持するのが困難になることがあり、特に小型の種では、エネルギー収支がマイナスになるものもあるそうです。従って、積極的に体温を下げて休眠する戦略は合理的であると思われます。

冬眠する種は有袋類、齧歯類、コウモリ、クマなど多岐にわたりますが、原始的な哺乳類にとっては一般的な生態だったのではないかという可能性が示唆されています(おそらく、肺魚の乾眠を進化させたのではないでしょうか)。

【エネルギー】
ほとんどの冬眠動物は、冬眠前に体重の30~40%にあたる脂肪を体内に蓄積します。冬眠中はこの脂肪を使って、代謝活性のためのエネルギー源とし、飲まず食わずの生活を続けるものが多く存在します。

冬眠中、体温は外気温に応じて下がり、それと同時に呼吸数・心拍数も減り、エネルギーの消費量が節約されます。

また、冬眠であっても2~15日おきに目を覚まして体温を上げ、排泄をしてまた眠るといったことを繰り返します(冬眠期間中であってもかなりのエネルギーを消費しているようです)。

※クマの場合(小型哺乳類の冬眠より若干の進化させているようです。)
活動期の37℃~39℃に対し、冬眠期でも31℃~35℃くらいはあり、ずっと寝続けており、基礎代謝量は確実に下げているようです。しかし、排尿はしないが腎臓は働いており、そこでつくられた尿は再び膀胱壁から吸収され、アミノ酸再構築に利用されています。また何ヶ月も動かなくても、骨の代謝はきちんと行われているので、骨がもろくなることもないと言われています。

【生存率】
冬眠中の死亡率は予想外に低くなっているようです。
エゾシマリスの場合には、春から秋の活動期間中には、およそ50%の個体が捕食されるなどして死亡するのに対して、冬眠期間中は5%以下と低く、冬眠が対捕食者対策として有効なことを示しています。

そして、冬眠する動物は、通常年1回、春に繁殖期を迎えますが、冬眠によって春までの生存率が高くことにより、子孫を残すチャンスも大きくなります。


つまり、哺乳類における冬眠とは、生存率を高め子孫を残すという生き残り戦略の一つの仕組みであり、ペルム紀(石炭紀後期)に原哺乳類が誕生して以降、度重なる寒冷期を生き延びてきた証だと思われます。

村田頼哉

2014年5月 6日 (火)

寒冷な環境に適応する為の冬眠 両生類・爬虫類・哺乳類

○冬眠:季節的な低温に対して、動物が摂食や運動を中止して代謝活動を著しく低下させた状態で冬季を過ごすこと。リンク

●変温動物の冬眠
○カエル(両生類)
体温:外囲の温度に並行して低下する。
越冬場所:土中

・アメリカヒキガエル・・・温度が氷点下にならない深さまで穴を掘ってもぐり、春の雪どけまで仮死状態となる

・ウッドフロッグ 等・・・小型で、寒さを逃れるのに十分な深さの穴を掘ることができないカエル。血糖値を上げる事によって氷結を防ぐことによって冬眠。

>変温動物が氷点下の環境に直面するといったいどうなるのでしょうか?
体内に氷の結晶が形成されだすと、水分が氷となって膨張する際に生み出す力により、身体の複雑な機能に圧力が加えられ破損されます。また氷の結晶は細胞の壁となる薄膜をずたずたに切り裂きます。つまり身体は内側から破壊され、気温が上昇し氷が融けても元に戻ることはありません。このためアルゴンキン公園のように冬期常に氷点下を記録する地域では、変温動物は体表を外気にさらさせない方法を身につけなくてはなりません。(一部略)
ウッドフロッグに関する研究報告によると、このカエルの皮下に氷の結晶が形成されだすと、肝臓にある酵素のひとつに信号が送られ、この酵素がグリコーゲンを分解してブドウ糖に変化させることが分かりました。約数分のうちにカエルの血糖値は一気に上昇し、数時間この状態が続くのです。この驚異的な変化をより分かりやすくするため人間の場合と比べてみましょう。通常、私たちの血糖値は1mlの血液内に0.5mgから1mgが普通です。糖尿病の患者であればこの3倍から4倍の血糖値が測定されますが、凍り始めたウッドフロッグの血液内には、何と45mgものブドウ糖が確認されているのです。
糖分はカエルの身体が凍ってしまうのを食い止めることはできませんが、口や鼻などの体腔、あるいは細胞と細胞の間に氷が張ってしまうのを防ぎます。細胞内の水分も、高い糖分を含むことによって凍りにくくなります。また細胞は、外気温がさがると脱水状態へとなっていくのですが、糖分の高い体液はこの進行を遅らせます。
約24時間でこの過程も終わりに近づくと、カエルの体内にある水分の50-60%が凍っています。体内にある組織の間、皮膚の下、筋肉のまわり、そして体腔にはカチカチに氷が張っています。内臓も完全に氷の中に閉じ込められていますが、臓器そのものは氷結からまぬがれているのです。
さらに興味深いことに、濃縮したブドウ糖は細胞のエネルギー消耗を遅らせることも判明しています。つまり細胞は生命を維持するためのエネルギーを通常より必要としなくなり、過酷な環境下でもより長く生きることができるようになります。またブドウ糖は酸素に代わってエネルギーを各細胞に供給することもします。
リンク

○カメ(爬虫類)
時期:20度より下がる10月頃から動きが鈍くなり餌を食べなくなって、気温が10~15度以下になると冬眠開始(クサガメ・イシガメ)
体温:外囲の温度に並行して低下する。
呼吸:通常・・・・肺呼吸
冬眠時・・・水中の酸素を腸や皮膚から体に取り入れる(クサガメ・イシガメ)
越冬場所:水底の土中(呼吸の為一部水中に体をさらす必要あり)


●恒温動物の冬眠
コウモリ、ヤマネ、シマリスなどの小型の恒温動物も冬眠を行う。
体温:気温より高い一定温度(コウモリ/5℃,ヤマネ/0℃、シマリス/5℃)
○エゾシマリス
時期:10月~4月
体温:通常37℃の体温が、0℃まで低下
呼吸数:1分で200回/(活動時)→3回/(冬眠時)
代謝:通常の数十分の1まで低下
越冬場所:土中で仮死状態

・小型の動物では、体重に対する表面積の割合が大きいため、体温を維持するために大量のエネルギーを必要。しかし、食料の乏しい冬季ではエネルギー確保が難しい為、小型恒温動物は冬眠する。
・冬眠前には巣の中に食料を蓄えたり、体内に脂肪が蓄えられる。また、体内の脂肪の不飽和度が上がり、凍結することを防ぐ。
リンクウィキペディア冬眠(参考)

石川笑美

2014年5月 3日 (土)

冬眠に適した環境とは~土中環境を調べる

冬眠が土中で行われるという事で土中の環境を調べてみました。

■建築用語で凍結深度という言葉があります。
リンク
>寒冷地で地面が地表下の一定の深さまで凍結する、そのラインのこと。地域によって深さが違う。地面が凍結すると膨張して地盤が押し上げられるため、建物の基礎の底板や水道本管からの横引き給水管は、凍結深度より深いところに設置しなければならない。

土の性状や平均外気温で異なりますが、一般的に多雪地帯等の寒冷地では凍結深度は60cmという数字が使われます。
また-15度の地域では凍結深度は80cmと言われています。

■次に土中の温度分布を調べました。
冬場外気温が最低-10度の時に期間中の土中温度を調べた報告書があります。リンク
報告書から1月~4月までの期間の土中温度を以下に示します
気温状況:0度~-10度
土中温度:深さ30cm⇒0度
     深さ50cm⇒1度~1.5度
     深さ70cm⇒2度~3度
となります。深さが10cm違えば0.5度~0.75度温度が上昇するようです。

■次に一日の外気温変化と土中温度の変化が書かれた資料がありました。リンク
外気温が-3度~+9度と12度変位するのに対して土中温度は5.3度~6.3度と1度しか変化しません。(深さ10cmの資料です)

上記の資料を元にまとめると・・・
1.外気温が氷点下で凍結しない為の深さとはおおよそ30cm~60cm
2.10cmの深さの土中は寒冷期は外気温より4度~5度高い。
3.深度が10cmにつき0.5度~最大1度くらい温度が高くなる。
4.土中の温度は安定している。外気温の変化に対して1/10程度の変化しかない。

冬眠する上で最も効果があったのは4番目の理由が大きいように思います。
特に恒温動物の哺乳類は温度変化がないことが最も重要です。
温度変化が少なく凍結しないところ(30cm~60cm)が冬眠に適した深さだったのだと思います。

田野健

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