4生物の進化の証拠 - 生物学 - 2025

進化の証拠は、生物集団における時間の経過中の変化プロセスを確認する一連のテストで構成されています。この証拠は、分子生物学から地質学まで、さまざまな分野から得られます。

生物学の歴史を通じて、種の起源を説明しようとする一連の理論が考案されました。これらの最初のものは、アリストテレスの時代にさかのぼる、多くの思想家によって考案された固定主義理論です。このアイデアの集まりによれば、種は独立して作成され、作成の当初から変わっていません。

出典：pixabay.com

その後、その名が示唆するように、時間の経過に伴う種の変容を示唆する形質転換理論が開発されました。変換主義者によると、種は別々のイベントで作成されましたが、それらは時間とともに変化しました。

最後に、進化論があります。これは、種が時間とともに変化したという提案に加えて、共通の起源を考慮しています。

これらの2つの仮説はイギリスの博物学者チャールズダーウィンによって編成され、生き物はそれらとは非常に異なる祖先に由来し、共通の祖先によって互いに関連しているという結論に達しました。

ダーウィンの時代以前は、主にフィクシスト理論が使用されていました。この文脈では、動物の改作は特定の目的のための神の心の創造物として考えられました。したがって、鳥には翼があり、ほくろには足がありました。

ダーウィンの到来とともに、これらのアイデアはすべて破棄され、進化論は生物学の意味を理解し始めます。次に、進化をサポートし、固定性と変革を排除するのに役立つ主な証拠について説明します。

化石の記録と古生物学

化石とは？

化石という用語はラテン語の化石に由来し、「ピットから」または「地球から」を意味します。これらの貴重な断片は、科学コミュニティにとって、文字通り「貴重な過去を見る」ことを表しています。

化石は、動物や植物（または別の生物）の残骸、または個人が表面に残した痕跡や痕跡です。化石の典型的な例は、地質学的プロセスによって岩石に変換された殻や骨など、動物の硬い部分です。

また、生物の「痕跡」は、巣穴や線路などのレジストリで見つけることができます。

昔、化石は水や風などの環境力によって形作られ、自然に生物に似た非常に独特な種類の岩だと考えられていました。

膨大な数の化石が急速に発見されたことで、これらは単なる岩ではないことが明らかになり、化石は数百万年前に生きてきた生物の残骸と見なされるようになりました。

最初の化石は、有名な「エディアカラの動物群」を表しています。これらの化石は、約6億年前にさかのぼります。

しかし、ほとんどの化石は、およそ5億5,000万年前のカンブリア紀にさかのぼります。実際、この時代の生物は主に莫大な形態学的革新を特徴としています（たとえば、ブルゲス頁岩で見つかった膨大な数の化石）。

化石が進化の証拠であるのはなぜですか？

化石の記録-今日私たちがもはや観察しなくなった多様な形の広大なキャラバンであり、いくつかは現代の種に非常に類似している-が固定主義理論を信じていないのは当然のことです。

レコードが不完全であることは事実ですが、あるフォームと別のフォームの間の移行フォーム（または中間ステージ）を見つける非常に特殊なケースがあります。

レコードの信じられないほど保存されたフォームの例は、クジラ目の進化です。一連の化石があり、4足の陸の動物から始まり、海に生息する巨大な種まで、この系統が時間の経過とともに徐々に変化していることを示しています。

クジラの驚くべき変化を示す化石がエジプトとパキスタンで発見されました。

現代の分類群の進化を表すもう1つの例は、今日の馬を起源とするグループの化石の記録です。

同様に、私たちは、最も初期の既知の両生類の1つであるIchthyostegaなど、テトラポッドの祖先であった可能性のある非常に特定の代表的な化石を持っています。

ホモロジー：共通の起源の証拠

ホモロジーとは何ですか？

ホモロジーは進化論と生物科学の重要な概念です。この用語は動物学者のリチャードオーウェンによって造語され、彼はそれを次のように定義しました。

オーエンにとって、生物の構造や形態の類似性は、それらが同じ計画または「アロタイプ」に対応しているという事実にのみ起因していました。

ただし、この定義はダーウィン時代以前のものでした。このため、この用語は純粋に説明的な方法で使用されています。その後、ダーウィンのアイデアが統合され、ホモロジーという用語は新しい説明的なニュアンスを帯び、この現象の原因は情報の連続性にあります。

相同性は診断が容易ではありません。しかし、彼がホモロジーのケースに直面していることを研究者に告げる特定の証拠があります。1つ目は、構造の空間的な位置に関して対応があるかどうかを認識することです。

たとえば、テトラポッドの上肢では、グループの個体間での骨の関係は同じです。上腕骨を見つけ、次に橈骨と尺骨を見つけます。構造は変更できますが、順序は同じです。

すべての類似性はホモロジーですか？

自然界では、2つの構造またはプロセス間のすべての類似性が相同であると見なすことはできません。形態の点で互いに関連していない2つの生物につながる他の現象があります。これらは、進化的収束、並列処理、および逆転です。

進化的収束の古典的な例は、脊椎動物の目と頭足類の目です。両方の構造は同じ機能を果たしますが、共通の起源はありません（これら2つのグループの共通の祖先は、目のような構造を持っていませんでした）。

したがって、系統的推論を行うために相同的な特性しか使用できないため、生物のグループ間の関係を確立するためには、相同的特性と類似特性の区別が不可欠です。

ホモロジーはなぜ進化を証明するのですか？

相同性は種の共通の起源の証拠です。テトラポッドのキリジウム（腕の1つの骨、前腕と指骨の2つで形成されたメンバー）の例に戻ると、コウモリとクジラがパターンを共有する必要がある理由はありません。

この議論は、種が設計されたという考えを否定するために、The Origin of Species（1859）でダーウィン自身が使用しました。デザイナーは、どんなに経験が浅くても、空飛ぶ生物と水生生物で同じパターンを使用することはありません。

このため、相同性は共通の祖先の証拠であり、海洋生物および別の飛行生物のキリジウムを解釈するために存在するもっともらしい説明は、どちらもすでにこの構造を持っていた生物から進化したものであると結論付けることができます。

分子ホモロジーとは何ですか？

これまでのところ、形態学的ホモロジーについてのみ言及しました。ただし、分子レベルでの相同性も進化の証拠となります。

最も明白な分子相同性は、遺伝暗号の存在です。生物を構築するために必要なすべての情報はDNAにあります。これがメッセンジャーRNA分子となり、最終的にタンパク質に翻訳されます。

情報は、遺伝子コードと呼ばれる3文字のコードまたはコドンに含まれています。特定の種が特定のコドンをより頻繁に使用するコドン使用バイアスと呼ばれる現象がありますが、コードは生物にとって普遍的です。

遺伝暗号が普遍的であることをどのように確認できますか？ウサギからホモグロビンタンパク質を合成するミトコンドリアRNAを分離して細菌に導入すると、原核生物の機械はメッセージを解読できますが、ヘモグロビンは自然には生成しません。

他の分子ホモロジーは、時間的に広く分離された、異なる系統に共通して存在する膨大な数の代謝経路によって表されます。たとえば、グルコースの分解（解糖）は、事実上すべての生物に存在します。

分子ホモロジーは私たちに何を教えますか？

コードが普遍的である理由の最も論理的な説明は、歴史的な事故です。人間集団の言語のように、遺伝暗号は任意です。

テーブルの物理オブジェクトを指定するために「テーブル」という用語を使用する必要がある理由はありません。同じことがすべての用語に適用されます（家、椅子、コンピューターなど）。

このため、人が特定の単語を使用してオブジェクトを指定しているのを見るとき、それは彼が別の人-彼の父親または母親からそれを学んだためです。そして、これらは、次に、他の人々からそれを学びました。つまり、共通の祖先を意味します。

同様に、このアミノ酸に関連する一連のコドンによってバリンがコードされる理由はありません。

20アミノ酸の言語が確立されると、それは行き詰まりました。コードからの逸脱は有害な結果をもたらす可能性があるため、おそらくエネルギー上の理由からです。

人工選択

人工選択は、自然選択プロセスのパフォーマンスのテストです。実際、ダーウィンの理論では国内の地位の変化が重要であり、種の起源に関する最初の章ではこの現象に焦点を当てています。

人工選択の最もよく知られているケースは、国内の鳩と犬です。人口から特定のバリアントを選択的に選択する人間の行動によるこの機能的プロセス。このように、人類社会は今日私たちが目にする様々な家畜や植物を生産しています。

たとえば、牛のサイズなどの特性をすばやく変更して、肉の生産量、雌鶏が産む卵の数、牛乳の生産量などを増やすことができます。

このプロセスは迅速に行われるため、選択の効果を短時間で確認できます。

自然集団における自然淘汰

進化は数千年、場合によっては数百万年もかかるプロセスと考えられていますが、一部の種では、進化の過程の様子を観察できます。

抗生物質耐性

医学的に重要なケースは、抗生物質に対する耐性の進化です。抗生物質の過剰で無責任な使用により、耐性変異株が増加しています。

たとえば、1940年代には、細胞壁合成を阻害する抗生物質ペニシリンの適用により、ブドウ球菌のすべての変異体を排除することができました。

今日、ほぼ95％の黄色ブドウ球菌株が、この抗生物質や構造が似ている他の抗生物質に耐性があります。

同じ概念が、農薬の作用に対する害虫の耐性の進化にも当てはまります。

蛾と産業革命

進化生物学におけるもう1つの非常に人気のある例は、Biston betulariaガまたは白樺の蝶です。この蛾は、その色の点で多形性です。産業革命の人間への影響により、人口の対立遺伝子頻度が急速に変化しました。

以前は、蛾の主な色は淡かったです。革命の到来とともに、汚染は驚異的な高レベルに達し、白樺の木の樹皮を暗くしました。

この変更により、より暗い色の蛾は、カモフラージュの理由で、彼らが主な捕食者である鳥にあまり目立たなくなったため、個体群での頻度が増加し始めました。

人間の活動は他の多くの種の選択に大きな影響を与えてきました。

参考文献

1. Audesirk、T.、Audesirk、G.、&Byers、BE（2004）。生物学：科学と自然。ピアソン教育。
2. ダーウィン、C（1859）。自然選択による種の起源について。マレー。
3. Freeman、S.&Herron、JC（2002）。進化的分析。プレンティスホール。
4. Futuyma、DJ（2005）。進化。シナウアー。
5. ソレル、M（2002）。進化：生物学の基礎。南プロジェクト。