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理学部 生命科学科
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小笠原諸島で考える、植物の独特の進化と多様性
「東洋のガラパゴス」とも呼ばれる海洋島
小笠原諸島は、東京から約1000キロ南に位置する、大陸と一度もつながったことのない海洋島です。現地には空港がないため、交通手段は6日に1便程度運航している定期船のみになります。
小笠原諸島には、外部からの植物はめったにたどり着けませんが、鳥や風、海流などによって運ばれてきた植物の種子は、競争相手のいない島の中で独特の進化を遂げ、固有の植物種となったものも数多くあります。植物のほかに鳥類や昆虫類にも固有種が多いことから、小笠原諸島は「東洋のガラパゴス」とも呼ばれています。
絶滅の危機に瀕している固有種
例えばムラサキシキブ属植物は、小笠原諸島では3種に種分化し、外見でもすぐに違いがわかるほどの進化を遂げました。やや湿った林内や林縁に生育するオオバシマムラサキ、やや乾いた低木林の林内に生育するシマムラサキ、稜線上の風当たりが強く乾燥した矮性低木林や岩の隙間に生育するウラジロコムラサキです。外部から閉ざされた島の中で、生育する環境の違いによって生じる植物の進化の過程を観察できる小笠原諸島は、非常に貴重な環境です。そしてその進化は、今も脈々と続いています。
しかし、前述のウラジロコムラサキをはじめ、小笠原諸島の固有種には、環境省のレッドリストに指定された絶滅危惧種も少なくありません。その原因は、180年ほど前に入植した人間が持ち込んだヤギなどの動物をはじめとする外来種が、小笠原の脆弱な生態系に大きな影響を与えてしまったからなのです。
生態系の本来あるべき状態を維持していく努力
小笠原諸島の固有種を守っていくためには、人間が持ち込んだ外来種の動植物を調査し、それらの駆除を含めた対策を適切に行っていくことが必要になります。これからは、固有種の生育環境へ人間が影響を及ぼすのをできるだけ避け、それらの固有種が本来あるべき状態を維持していく努力が一層必要になるのです。
有性生殖と無性生殖、それぞれの進化的な意義と謎に迫る
なぜ有性生殖を行う生物の方が多い？
地球上の多くの高等生物は、オスとメスが交配することで子孫を残す「有性生殖」を行うことで種を存続させています。その一方で、ある個体が単独で新しい子孫を残す「無性生殖」を行っている生物もあります。オスもメスもない無性生殖を行う生物は、有性生殖を行う生物の2倍の速さで増殖できるため、多くの子孫を残す上で有利と考えられます。にもかかわらず、多くの高等生物が有性生殖を行う決定的な理由は何なのか、生物学では謎とされてきました。
有性生殖のメリット
基本的に無性生殖をすると、子孫はすべて親と遺伝的に同じになります。一方、有性生殖では、交配を通じてさまざまな遺伝的組み替えが起こり、多様な子孫が生まれます。そのため有性生殖を行う生物には、環境が変化した時もそれに適した子孫が早く生まれ、絶滅のリスクが少ないという長期的なメリットがあるとされてきました。しかし、それだけでは有性生殖が有利な決定的な理由にはなりません。生物の適応進化には、短期的なメリットの方が重要だからです。そこで短期的に見ても有性生殖の方が、進化のスピードが非常に速い病原体や寄生虫に対抗しやすいというメリットがあるのではという「赤の女王仮説」が提唱され、現在ではこの仮説が有力です。
無性生殖の生物も交雑したがっている？
ただ、子孫がすべて親と遺伝的に同じになるはずの無性生殖を行う生物でも、遺伝的な多様性が見られることがわかっています。例えば、日本国内に生育するシダ植物の13％は、かつて有性生殖をしていた種が無性生殖に戻ったものと考えられていますが、こうした無性生殖を行うシダも、形態的・遺伝的な変異の大きい進化を何度かくりかえしています。実は、無性生殖を行うシダでも、比較的近縁の有性生殖を行うシダと交雑することで、有性生殖を行うシダの遺伝的な変異を取り込もうとしていることが最近の研究によって明らかになりました。生物の遺伝と進化には、まだ私たちの想像の及ばないような秘密が隠されているのです。
高校生・受験生の皆さんへのメッセージ
最近、社会の中でも、生物多様性やその保全というテーマが注目を集めています。実は、東京都は、小笠原諸島や伊豆諸島、奥多摩の高山なども含まれているので、非常に生物多様性の高い地域なのです。私たちは、植物の多様性について調べています。植物の多様性とそれを生み出した進化を一緒に研究してみたいと考えている方が、私たちの大学に来てくれることを期待しています。
夢ナビ編集部監修
