鳥類は恐竜絶滅後に爆発的進化した

6600万年前から鳥のDNAの変化が加速したことが明らかに。

2014.12.13
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最新の鳥類の系統樹によって、フクロウとワシは遺伝的に近縁であり、両者ともハヤブサとは比較的遠い関係にあることが分かった。写真はネブラスカ州のメンフクロウ。(Photograph by Joel Sartore / National Geographic Creative)

 大規模な遺伝学プロジェクトにより、これまでで最も包括的な鳥類の系統樹が描き出された。得られた科学上の成果は、恐竜が姿を消した後に鳥類がみるみる進化を遂げた様子から、鳥や人間の学習方法に至るまで幅広い研究に貢献する可能性があり、その科学的な豊かさに目もくらむほどだ。

「Science」誌に発表された8本の論文がもたらした最大の収穫は、この方法によって遺伝情報が多種多様な疑問の解決に利用できるということだ。例えば、研究者は鳥のDNAを脳や学習能力の研究のほか、古代の鳥や恐竜の祖先の外見を復元するのにも使っている。

 研究では、現生鳥類全体から偏りが出ないよう選んだ鳥45種に加え、現生生物の中では鳥類に最も近いワニ目の3科をそれぞれ代表する種の全遺伝子情報、すなわちゲノムを解読した。新たな系統樹作成のため、研究者らは以前に発表されたキンカチョウ、家禽のシチメンチョウおよびニワトリのDNA配列を今回の情報に加えた。

 カリフォルニア大学サンタクルーズ校(UCSC)のゲノム科学者エド・グリーン(Ed Green)氏は、「時間に伴うDNAの進化についての我々の理解は、大半が哺乳類の遺伝情報を調べて得られたものだ」と話す。

 グリーン氏によれば、今回鳥類とワニ目、具体的にはアメリカアリゲーター、イリエワニ、ガビアルのゲノムが加わったことで、研究者はこれらの集団の関連をこれまで以上に解明できるようになったという。

 新たな研究で、恐竜の多くが絶滅した6600万年前から鳥のDNAの変化が加速したことが明らかになった。ノースカロライナ州ダーラムにあるデューク大学の神経生物学者エリック・ジャービス(Erich Jarvis)氏は、「このとき生き残った恐竜が無数の種へと枝分かれし、現在地球上にいる鳥の約95%を形成した」と語る。

実は猛禽の子孫のベニハチクイ。(Photograph by Michael Nichols, National Geographic Creative)

鳥たちは変わり者

「ワニ目のような『生きた化石』や、ワニ目と鳥類の共通の祖先の進化に比べて鳥類の進化はかなり急激だったため、彼らが属する系統樹の枝の中でも鳥類は変わった生き物になった」と話すのは、テキサス州ラボックにあるテキサス工科大学の生物学者デイビッド・レイ(David Ray)氏だ。

 レイ氏によれば、鳥類は哺乳類と同じくらいの速度で進化したにもかかわらず、鳥のゲノムは哺乳類のわずか3分の1ほどしかないという。それでも両者は基本的な機能を全て共有しており、例えば発声を習得する能力もその一つだ。

 実際、今回の一大プロジェクトの中でも関心を引く点の1つが、鳥とヒトが独自の発声を身につける過程に関するジャービス氏らの知見だ。彼らはこの大規模な遺伝学プロジェクトにおいて、鳥とヒトで同じように発声学習に関わっている脳の領域も正確に特定した。

 ジャービス氏は、「発声学習に関わる遺伝子が鳥とヒトで共通だと分かれば、ヒトの吃音、パーキンソン病といった障害や病気の研究に鳥を活用できるだろう」と期待を寄せる。

古代の生物の一生を探る

 1億年にわたってほとんど変化していないワニ目に比べて、近縁である鳥類の進化が比較的速く進んだことも新事実として注目される。

 研究者らは鳥類のゲノムを爬虫類のそれと比較し、鳥類、ワニ目、恐竜の共通の祖先の進化も比較的遅かったことを突き止めた。この祖先は主竜類と呼ばれるグループに属し、およそ2億4千万年前に生息していた。

イリエワニは本質的には1億年以上進化していない。(Photograph by Paul Sutherland, National Geographic Creative)

 進化の速度を解明するきっかけがつかめたことで、古生物学者たちは主竜類の世代時間、つまり動物が生殖によって世代交代していく速さを割り出そうと意欲を見せている。カリフォルニア大学のグリーン氏は、「進化の速度が遅ければ、普通は世代時間も長いことを意味する」と話す。同氏は「これは生物の一生の間 に何があったかという、化石からは分からない情報だ」として、研究の成果を強調した。

 今回の研究成果は、「Science」誌に12月12日付で掲載された。

文=Jane J. Lee

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