進化を実験する

 おもしろい・・・!リチャード・ドーキンスの『進化の存在証明』は第5章から本領発揮!アフリカゾウや、孤島のトカゲと前置きを終えたのち、ついに進化を“実験で”確かめられるバクテリアの登場・・・!たまたま私も「バイオロジー」でバクテリアの進化について執筆していたので、なんともタイムリー。
 「この世に普遍的な法則などはない」と仰っていた視野が狭く無知な絵画の教員も、これを読めば納得すること請け合い?ただドーキンスはバクテリアの話に入ると「ここから話が長くなるし、別に難解になるわけではないけど、ちょっと複雑だから、今が夜更けなら明日ゆっくり読んだ方がいいよ」と(何度もw)念押し。
 これは話が難しいどうこうじゃなくて、とても重要な話だから「じっくり正確に」読解して欲しいのだろうな。

 と、いうわけで第5章の核である、リチャード・レンスキーの実験について、大雑把に要約。レンスキーの研究グループは、細菌(ここでは大腸菌)を20年間世代交代させて、彼らの形質がどのように変化するかを調べました。
 言うまでもなく無性生殖の細菌は、世代交代のスピードが速く、一日6~7世代繁殖すると言います。よってレンスキー氏の20年に及ぶ実験では、なんと45000回に及ぶ世代交代を観察できることになります。

 この実験に細菌を使った理由は他にもあって、実験開始前のオリジナルの細菌や、任意の世代の細菌のサンプルを冷凍保存し、キープ出来ると言うこと。
 サンプルを再び解凍すれば、彼らは生命活動を再開してくれるので、実験前の細菌と、実験後の“進化”した細菌の形質を比較することもできますし、適応度を調べるために同一環境で暮らさせて競合させることもできます(この場合に備えて細菌にはあらかじめ遺伝子操作を施し、旧型と新型を色で区別できるようにしています、Ara+遺伝子は赤、Ara-遺伝子は白)。

 レンスキー氏は、同一の遺伝子(クローン)の細菌を12のフラスコに分けて入れて、それぞれに独立した進化を促しました。例えるならば、動物を遠く離れた12の大陸に別々に生息させたわけです。早くからほかの大陸と独立したオーストラリアに住む動物に独特な固有種が多いのはこのためですが、それでも流木などで海を渡ってガラパゴス諸島にいっちゃう例もあるので、レンスキー氏の実験はそんな偶然すら許さない絶対的な隔離だと言えます。

 レンスキー氏の実験は、個々のフラスコにグルコースと言う細菌の餌を入れて、細菌たちを育てるわけですが、増殖に伴い細菌の餌は次第に減っていき、食糧不足に陥ります。このような状態を停滞状態(プラトー)といい、大体グルコースは一日で尽きるそうです。
 レンスキー氏のグループは、一日経過しプラトーとなった細菌たちの一部(100分の1を無作為かつ正確に抽出して)を餌が入った新しいフラスコに移します。
 この作業を毎日12の「フラスコ大陸」に別々に行い、12系列の細菌の進化を見届けるのです。つまりフラスコ大陸では1日ごとに、大豊作と大飢饉が繰り返され適度なプレッシャー、淘汰圧を与えている事になります。

 20年後、7000回フラスコを取り換え=餌を供給し、細菌が45000世代経過すると、程度の差はあれ、どの大陸でも打ち合わせでもしたかのように、同じ進化の傾向、細菌の大型化が見られたのです。
 つまり12大陸で同じように遺伝子が変異したのであり、それは突然変異と言う偶然なのですが、まるでその傾向は必然的で「なるようにしてなった」偶然なのです。
 これは仮に生物集団が隔離、独立していても、環境が一緒ならば、スマートボールの弾がどの点数のホールに入るかには差があるにしろ、上から下に落ちると言うおおまかな「運命」は絶対的だということを、示しているのではないでしょうか?

 よって進化のメカニズムはあくまでも「偶然」だとしても、生物は環境と絶えず「相互作用」をしており、変化は必然的に起こると言う事。
 そしてその変化は、初期値やその環境が同じならば、それぞれのコロニーが辿った進化の細かな過程の差はともかく傾向も似通ったものになると言う事がこの実験から見て取れます。

 でなければ、12の細菌グループが同じような遺伝子の変異をすることが理解できません。中学校で習ういわゆる「確率」では、20年後に12の細菌グループが同じような進化をする確率は、人が「奇跡」と言うほどの天文学的低さとなるでしょう。

 追記:実はこの実験では、たった1つのフラスコ大陸の細菌たちが、グルコース以外の物質(クエン酸塩)を食べれるように変化したのですが、この話はちょっと複雑で(いわゆる「木村資生の中立進化」だと思います)「バイオロジー」で取り上げることにします。

 第6章は、どうやら古生物学の話になるよう。楽しみだ。
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