鳥、ハチ、チンパンジー、人間、私たちは皆していますが、実は有性生殖が最初に進化したのは我々とは全く異なる生物だということに気づいている人はほとんどいないでしょう。 鳥とハチの本当の物語は何なのでしょうか。
有性生殖の夜明けは、常に科学者の頭を悩ませてきました。 現在、地球上の多細胞生物（目に見える大きな生物）の99％は有性生殖を行っています。 どれも独自の仕組みを持っていますが、なぜこのプロセスが進化したのかは、実は大きな謎なのです。
進化の父ダーウィンにとっても、セックスは分かりにくいものだった
進化の父ダーウィンにとっても、セックスは分かりにくいものだった。 彼は1862年にこう書いている。 「私たちは、性行為の最終的な原因、すなわち、なぜ新しい生物が2つの性的要素の結合によって生み出されなければならないのかについて、少しも知らないのである。 この問題全体はまだ闇に包まれている」
多くの種が性に完全にとらわれており、相手を得るために多大な労力を要する。 花の香水も、昆虫を引き寄せるための巧妙な仕掛けで、昆虫は花粉を拾って近隣の植物に向かい、その過程で受精するのです。
セックスが進化する以前は、すべての生殖は無性生殖、つまり基本的には細胞分裂によって行われていました。
セックスが進化する以前は、すべての生殖は無性生殖、つまり基本的には細胞分裂によって行われ、生物が文字通り二つに分裂してできたのが、この生殖です。
これは単純なコピーと分割のメカニズムで、すべてのバクテリア、ほとんどの植物、そしていくつかの動物でさえ、少なくとも何度かは行っていることです。 無性生殖の種は、相手を探したり印象づけたりするために時間とエネルギーを浪費する必要がなく、ただ成長して2つに分かれるだけでよいのである。 有性生殖のための面倒な、そして時には危険な、相手を引きつけるプロセスと対照的です。
無性種は、相手を探したり印象づけたりするために時間とエネルギーを浪費する必要がない
そして、セックスには他にも明白なコストがあります。 2 つの別々のゲノムの塊を結合するには、卵子を受精させるという別の種類のプロセスが必要です。 また、それぞれの親は自分の遺伝子の半分しか子孫に渡さないことになります。 これに対して、無性の親は、基本的に自分自身のカーボンコピーを子孫に残します。これは、遺伝子が利己的に自分の生存を保証したいと言われている世界では、より良いアプローチのように思えます。
1886年、ドイツの進化生物学者アウグスト・ヴァイスマンが、そのような利点の1つを提案しました。 彼は、有性生殖によって遺伝子が入れ替わり、自然淘汰が作用する「個体差」が生まれると述べた。 基本的に、セックスは、同じ種の 2 つの生物が資源をプールする機会です。
一部の研究では、無性生殖種が有性になるように説得されました。
その子孫の一部は、両方の親からの良い遺伝子を組み合わせた有益なものを持ち、無性種を重大な危険にさらす環境ストレスにうまく反応することを意味します。 実際、セックスは進化のペースを速めることさえあります。環境条件も急速に変化している場合は、明らかに有利です。
セックスの利点の究極の証拠は、無性生殖種を有性生殖種に誘導する研究から来ています。 原始的な単細胞生物は、通常は無性生殖でうまくいきますが、環境ストレスが高くなると有性種に変化します。
環境ストレスには、天気のちょっとした変化から隕石衝突まで、あらゆるものが含まれます。 酵母、カタツムリ、ヒトデ、アブラムシなどです。
しかし、実際には、彼らが選ぶ生殖方法は、彼らを取り巻く環境状況によって異なります。 このような状況では、適切な条件下で高い突然変異率が、無性生殖の生物を有性生殖にさせたかもしれません。
岩石の中にある化石の記録は、有性生殖の起源についてもっと教えてくれますが、化石はまばらで見つけにくいので、何が起こったのかを正確に伝えることは困難です。 ミシガン州立大学のクリス・アダミ氏は、このプロセスを理論的に考察しています。
セックスとは、良いパートナーを選ぶことであり、したがって、子孫のためにより良い未来を選ぶことです
アダミ氏は、進化を情報という観点から見ることができると説明します。 進化とは、「情報の保存と情報の獲得、つまり、より多くのことを知るほど有利になる」ということです。
つまり、「学習」のプロセスです。生物は、特に環境の変化の中で新しい情報を「学び」、その教訓を（DNAで）次の世代に伝えて、生き残りを支援します。 なぜなら、このプロセスには、良い選択をして性的成熟を遂げた性的パートナーを選ぶことが含まれるからである。 セックスとは、良いパートナーを選ぶことであり、したがって子孫のためにより良い未来を選ぶことです。
「情報の獲得と維持は、古いものを思い出し、未来を想像するという進化が働くために必要です」
この選択の要素は、「なぜオスが必要なのか」という別のパズルを説明するのに役立っています。 もし、あなたの子孫の半分である娘だけが実際に子孫を残すのであれば、なぜ進化はわざわざ息子を作ったのでしょうか。
オスの謎に対するダーウィンの解決策は、自然淘汰だけがセックスに働く進化の圧力ではないことを示唆することでした。 他にも、ダーウィンが性淘汰と呼ぶものが起こっていたのです。 これは基本的に、一方の性が他方の性の個体の特定の特性を好むことです。
進化はなぜわざわざ息子を作ったのでしょうか。 なぜすべての子孫に子を産む能力がないのか？
2015年に発表された研究によると、オスが生殖を競い、メスがその競ったオスの中から選択することが不可欠であることがわかったそうです。 2つの性別の存在による性淘汰は、集団の健全性を維持し、絶滅から守ることにつながります
集団における正の遺伝的変異を維持するのに役立ちます。 繁殖のためにライバルに打ち勝ち、パートナーを惹きつけるには、個体はほとんどのことに優れていなければならないため、性選択は集団の遺伝的健全性を維持・改善するための重要かつ効果的なフィルターを提供するのです」
この発見は、なぜ性が子孫を残すための優位なメカニズムとして持続しているのかを説明するのに役立ちます。
私たちが知っているセックスは、少なくとも原始的な魚までさかのぼることができます
セックスは広く普及している非常に強力な進化の力ですが、セックスの進化は実際にいつ起こり、どんな生き物が最初にそれをやり始めたのでしょうか。
ほとんどの思索家は、人間は類人猿と共通の祖先から進化し、類人猿はさらに原始的な生物から進化したという、進化論を受け入れています。 こうした考えは、1871年にダーウィンが「人間の進化と性に関する淘汰」を発表したときにまでさかのぼります。 少なくともMicrobrachius dickiと呼ばれる原始的な魚までさかのぼることができるのです。 その証拠となる化石は、スコットランドの3億8500万年前の岩石から発見されました。
「ミクロブラキウス」は「小さな腕」という意味ですが、科学者がこの小さな腕が何のためにあるのか気づいたのは、ごく最近のことです。 その結果、メス魚の腕には、マジックテープのように、オス魚を固定する小さな板があることがわかりました。 これらの魚は、人間のように体内受精で生殖した、私たちが知っている最古の脊椎動物でした。 また、生物学者が性的二型と呼ぶ、オスとメスが互いに異なる外見を持つ最初の種でもありました。
今日のほとんどの魚は、実際には卵と精子を体外に放出することによって生殖します。 研究者たちは、M. dicki がなぜ体内受精システムを開発したのかは不明ですが、それが最も身近な形での有性生殖への道を開いたのです。
しかし、有性生殖の本当の起源を理解するには、さらに時間をさかのぼる必要があります。 すべての有性生殖生物は、ある共通の祖先から派生したことが分かっているので、その祖先がいつ、どこで生きていたかを知るためには、まばらな化石記録の中にある手がかりを分析すればよいのです。 Bangiomorpha pubescensと呼ばれる化石は、有性生殖を行った多細胞生物で、化石の記録の中で最も古く報告されたものです。 B. pubescensは魚類でもなく、動物でもなかった。 魚でもなく、動物でもなく、紅藻類や海藻の一種である。 この化石が有性生殖をした証拠は、胞子や生殖細胞が雄と雌の2種類あることです。 現在、紅藻には活発に泳ぐ精子がないことが分かっています。 このため、水流を利用して生殖細胞を運搬し、12億年もの間、この方法で生殖を続けてきたと思われる。
最初にセックスしたのは海藻だった
紅藻類は藻類の中でも最大かつ最古のグループのひとつで、多くの注目すべき海藻を含む、約5000～6000種の主に多細胞の海洋藻類が存在します。 この長寿は、彼らが「生きた化石」と表現できるもので、私たちがどこから来たかを思い出させてくれる過去の名残です。
カナダ、モントリオールにあるマギル大学のガレン・ハルバーソン氏は、B. pubescens が住んでいた異常に過酷で変化する環境が、12億年前に性を進化させた可能性があると説明しています。 「気候に関しては、Bangiomorpha pubescens の化石は、数億年にわたる比較的静かな環境が終わりを告げたのとほぼ同時期に出現したようです。 この時期、炭素と酸素の循環に大きな乱れが見られ、大きな環境の変化があったことを示唆している」
この時期、性はその後の多細胞生物の成功と進化に不可欠であった。 したがって、これらの化石は、生命の進化における重要な進歩を示しているのです。 有性生殖、多細胞化、酸素供給、地球規模の炭素循環の間にどのような関係があるのかはまだ漠然としていますが、これらの出来事が密接に関連していると推定しないわけにはいきません」
これらの岩石を研究して、性が進化することができたのはどんな環境か、結果として、この惑星の多細胞化の起源を理解することは、我々の過去と起源を知らせるだけではなく、他の惑星での生命の進化の可能性も知らせることになるのです。
海藻が性革命を起こしたとは想像しがたいですが、12億年前、こうした重要な進化の進展が、私たちが知る地球上の生命への道を開いたのです。
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