「ガンガン」はどのようにして「生きた化石」になったのか？

ジャイアントパンダに関するこれらの質問の答えを知っていますか?

ジャイアントパンダは何歳ですか？ 800万年という長い期間をどうやって一歩一歩生き延びてきたのでしょうか？ジャイアントパンダはクマなのに、なぜ菜食を選ぶのでしょうか?ジャイアントパンダは竹を食べるためにどんな小さなトリックを進化させたのでしょうか?

（写真提供：veerフォトギャラリー）

国宝級のジャイアントパンダは「グングン」という愛称を持っています。かわいい見た目に騙されてはいけません。生きた化石と呼ばれるだけあって、生き抜く知恵をたくさん持っています。中国科学院成都生物学研究所生態研究センターの研究員、陳清衡氏によると、これは「三古」、つまり古代の種が古代の生息地で、別の古代の種を餌としている状態だという。

古代の生物は「避難所」で「生きた化石」に変身する

「生きた化石」とは、生物学や地質学の歴史の中で存在し、今日まで生き残っている種を指します。それらはゆっくりと進化し、依然として本来の生物学的特徴を保持しています。

「生きた化石」について話すとき、私たちは「遺存生物」という難しい言葉について言及しなければなりません。遺存生物とは、今日発見された化石と同じ種の生きた生物のことです。

ジャイアントパンダは、自然の地質学的進化の歴史の中で多くの時代を経てきました。この長いプロセスを見てみましょう。

約900万年から800万年前、第三紀後期に、原始的なパンダ（Ailurarctos）が地球上に出現し始めました。

約300万年前の更新世初期に、中国に生息していた主要な系統の1つが、現代のジャイアントパンダの半分の大きさしかないパンダに進化し、Ailuropoda micrtaと名付けられました。この頃から、ジャイアントパンダは竹を食べる雑食動物へと進化しました。

これらの小さなジャイアントパンダは約200万年を経て、南部の森林に生息範囲を広げ、そこの生息地に適応し始めました。 70万年前から50万年前の更新世中期から後期にかけて、現代のジャイアントパンダよりわずかに小さく、約0.8倍から0.9倍の大きさに相当し、ジャイアントパンダの五陵山亜種（Ailuropoda milanoleuca wulishansis）に進化しました。それ以来、彼らは主に竹を食べる動物になりました。

後期更新世には、ジャイアントパンダの亜種（アイルロポダ・ミラノレウエア・ダコニ）が再び大きくなり、現代のジャイアントパンダの約1.2倍の大きさになり、それ以降は基本的に竹を食べて生活していました。

約12,000〜11,000年前に、現代のかわいいジャイアントパンダが登場しました。ジャイアントパンダの分布域全体も、歴史上、中国北部から東南アジアの青海チベット高原の東端と秦嶺山脈まで後退し、中国四川省の岷山山脈、瓊县山脈、湘嶺山脈、陝西省の秦嶺山脈の南斜面、甘粛省南東部の一部の高山と深い谷などの地域に定着しました。

オリジナルのパンダの修復（写真提供：マウリシオ・アントン作、昭通文化財保護考古学研究所提供）

過去800万年の間に、数え切れないほどの動物が絶滅しました。なぜジャイアントパンダは「生きた化石」に変身できたのでしょうか? ”

現代のジャイアントパンダは主に、青海チベット高原の東端から四川盆地の西端に移行する高山峡谷地域、すなわち青海チベット高原の高山植生地域から中国東部の湿潤森林地域に移行する地域に生息しています。この移行地帯は歴史の中で多くの素晴らしい変化を経験してきました。その中で最も重要な変化である氷河期の前進と後退の影響は、ジャイアントパンダの生存と繁殖に大きく関係しています。

青海チベット高原の東端にある氷河は山岳氷河です。氷河期の間、ここの土地はグリーンランドや南極のように大量の氷と雪に覆われることはなく、ほとんどすべての種に壊滅的な被害を与えることもなかったでしょう。四川省西部の山岳地帯では、氷河期になると氷河が拡大し、山の谷に沿って下方に伸び、ジャイアントパンダや一部の種も下方に後退します。氷河期（間氷期）が過ぎると気候が温暖化し気温が上昇し、山岳氷河は谷に沿って上方に縮小し、ジャイアントパンダや一部の種も谷に沿って上方に拡大します。つまり、氷河とともに「前進し後退」するのです。

そのため、四川省西部の山岳地帯（「西華雨幕」内）では、ジャイアントパンダ、金猿、ヌー、レッサーパンダ、ミドリキジ、キンケイ、ヤマウズラなどの動物や、ダビディア・インボルクラタ、イチイ、カンゾウ、クローバーなどの植物が希少種として保護されてきました。なかでも、ジャイアントパンダやダビディア・インボルクラタなどの動物や植物のグループは「生きた化石」とも呼ばれています。

氷河期に生物を絶滅から救ったこの幸運な場所は、生物と地質の進化の歴史において「生物学的避難所」と呼ばれています。また、氷河期後に生物が再び活発化し、新たな種が誕生した場所でもあるため、生物多様性が最も豊かな場所となっています。古代種であるジャイアントパンダは、何世代にもわたって「生物学的避難所」のような生息地での困難を乗り越えて生き延びてきました。

明らかにクマなのに、なぜベジタリアンを選んだのですか？

竹を食べる「花花」（写真提供：Qiu Yingying）

ジャイアントパンダの祖先は主に肉を食べており、食物連鎖の頂点に位置する動物と言えます。その後、彼らは菜食主義者になりましたが、これも客観的な条件によって決定されました。

初期のジャイアントパンダは鋭い犬歯と肉食性の歯を持ち、腸​​は短く、肉食性の消化生理を備えていましたが、他の肉食動物（トラやヒョウなど）ほど凶暴でも機敏でもありませんでした。肉の供給源が不十分な場合は他の食料を探すしかなく、徐々に草食動物へと進化していきました。こんなにたくさんの植物がある中で、なぜ竹を選んだのでしょうか？

ウサギやカモシカなどの草食動物は、食物を素早く獲得しますが、牛は食物を貯蔵し、安全な環境で吐き出してゆっくりと消化できるルーメンを持っています。ジャイアントパンダはそのような敏捷性も反芻胃の器官構造も持っていないため、「異なるアプローチを採用」し、他の動物が食べない種類の食物を選んだ。また、食事や消化に関わる遺伝子変異も生じ、矢竹を主食とし、矢竹と共存して繁栄し、矢竹とともに進化するという独特の食習慣を形成しました。竹が咲く年や、広葉樹林に来て竹が見つからず餌が不足すると、広葉樹の柔らかい葉や穂先、草も食べ、時には小動物も捕食する。しかし、バンブーサ属のいくつかの種は、常にジャイアントパンダの主な食物となってきました。

ジャイアントパンダが「菜食」食を選んだのも、その古代の生息地に関係している。生息地は、生息地とも呼ばれ、生物の個体群またはコミュニティの生活または居住地域内の生態系と環境を表す一般的な用語です。

ジャイアントパンダの動物相の形成は、生物地質学的歴史と生息地の複雑な進化を何度も経て、最終的に青海チベット高原の東端の垂直帯スペクトルの中央にある冷温帯亜高山帯常緑針葉樹林の広大な地域を主な生息地として選びました。冷温帯針葉樹林は、主にマツ科のモミ属とトウヒ属の常緑裸子植物で構成されています。優勢な植物には、トドマツ、トドマツ、トドマツ、トドマツ、オバタ、トドマツ、ミンジャンゲンシス、トウヒ、エゾマツ、トウヒ、プルプロゲナなどの種が含まれます。これらの植物の祖先である裸子植物は、3億9500万年前から3億4500万年前のデボン紀まで遡ることができます。現代の裸子植物、特にジャイアントパンダの生息地を構成するモミやトウヒの植物は、6500万年前から260万年前の第三紀に出現し、第四紀の氷河期を生き延びました。

ジャイアントパンダが生息地として冷温帯亜高山帯の常緑針葉樹林を選ぶ主な理由は、生息地の特性が安定しており安全であるためです。暖かくて涼しく、湿度も高く、ジャイアントパンダにとっては非常に快適な環境です。亜高山帯常緑針葉樹林は最上位の帯状植物群落であり、地域植生の発達と遷移の最高段階です。したがって、強い外部干渉はありません。さらに、高山の渓谷に位置し、生息地が比較的厳しいため、ジャイアントパンダの競争相手は少ないです。調査データによると、針葉樹林生息地におけるジャイアントパンダの相対的豊富さは60％を超えており、彼らが好んで滞在および移動している植生の種類は主にモミ林です。この地域には中国最大のジャイアントパンダの生息数が集中しています。

竹を食べるために、ジャイアントパンダは進化の過程でどのような小さなトリックを使ったのでしょうか?

前述のように、ジャイアントパンダはいくつかの客観的な条件により「ベジタリアン」食を選択します。しかし、十分に食べて満足するために、ジャイアントパンダとその食べ物は共に進化してきました。

ジャイアントパンダの主食は竹で、これも古代の植物です。世界中の竹の起源、特にその生物地質学的歴史と地理的分布の進化は、国際植物学界が認識している研究上の難題です。研究の結果、中国の有名な植物学者である呉正益氏らは、イネ科（タケ科を含む）の植物は白亜紀後期のゴンドワナ大陸に起源を持つと考えています。これは、竹の起源が6500万年前以前に遡ることを意味します。

竹は単子葉植物イネ科の最大の亜科で、世界中に約 115 属、1,500 種以上が存在し、熱帯、亜熱帯、温帯地域に広く分布しています。ファルゲシア属と呼ばれる高山性の竹類があり、冷温帯亜高山帯常緑針葉樹林の低木層に優占種として生息しています。上層樹木のモミやトウヒが破壊されると、森林の荒廃と遷移の経路の観点から、低木層の竹が竹林に発達することになります。

亜高山帯常緑針葉樹林の低木層の優占種および群落形成種として、アローバンブーは個体数が多く、生育密度が高い。竹は無性生殖で繁殖し、その繁殖速度は速い。したがって、矢竹のこれらの特性は、ジャイアントパンダの食料ニーズを満たすことができます。マダケ属の植物はジャイアントパンダの基本的な食料であり、主食竹と呼ばれています。これも共進化の結果です。

現地調査データによると、パンダの活動痕跡が最も多いのは、寒矢竹（Bashania fangiana）林で、その地域全体の痕跡数の52.92％を占めています。次に短毬玉竹（Yushania breuipaniculata）が約17.18％を占め、3番目は杖竹（Fargesia robusta）が約17.04％を占めています。ジャイアントパンダがよく食べる他の種類の矢竹には、八月竹（Chimonobambusa szechuanensis）、トゲのある黒竹（Chimonobambusa neopurpurea）、中国西部矢竹（Fargesia nitida）などがあります。

進化の過程で、ジャイアントパンダも竹を食べるために一生懸命働き、次のような一連の変化が起こりました。

1. 食生活を変えて食事量を増やす

ジャイアントパンダはもともと雑食動物であり、その食性は今日のクマのものと似ていたはずです。竹の腸は非常に短く、構造がコンパクトで繊維が粗く、栄養分が少ないため、消化が困難です。そのため、ジャイアントパンダは代謝のニーズを満たし、正常な身体活動を確保するために、毎日多くの時間を費やして大量の竹を食べています。体重100kgの成体のジャイアントパンダを例にとると、1日12～18時間を食べます。竹の茎を食べる場合、1日の摂取量は約17kgです。竹の葉を食べる場合、1日の摂取量は約10～14kgです。タケノコを食べる場合、1日の摂取量は約40kgになります。

2. 半径の進化

進化の過程で、ジャイアントパンダの体の大きさと食習慣は新たな生息地の変化に適応することができず、サーベルタイガーやサーベルタイガーなどの同時代の動物たちとともに絶滅したはずだった。しかし、ジャイアントパンダの雑食性により救われ、草食動物としての食生活にますます興味を持つようになりました。竹を食べることにさらに適応するために、ジャイアントパンダは手首に橈骨と呼ばれる骨を進化させ、竹竿をしっかりと掴んで滑らないようにしました。

竹を掴んで噛むジャイアントパンダ（シャロン・フィッシャー撮影、王暁明提供）

3. その他の変更

ジャイアントパンダはまた、竹がもたらす極めて低いエネルギー獲得率に適応するために、肉がおいしくなくなる遺伝子変異を含む、驚くほど低い代謝率を進化させてきた。これは、ジャイアントパンダが竹を食べる習性を発達させた後、矢竹を主食として食べるという特殊な生物学的、生態学的学習習慣を徐々に発達させた結果でもあります。

ファルゲシア スパタセア フランシュ

結論

「ゴンゴン」の生存の知恵がわかりましたか？

ジャイアントパンダは、第三紀から保存された冷温帯のトウヒ植物で構成される亜高山帯針葉樹林植生型の自然生息地に生息し、第三紀から残っているイネ科の植物を食べて、ついに800万年を生き抜くことに成功しました。これはユニークで珍しい生物地理学的コミュニティ景観地図です。それは生物進化の偶然であるだけでなく、傑作でもあります！

著者: 邱英英

著者所属：中国科学院成都生物学研究所、中国科学院成都支部

謝辞: 中国科学院成都生物学研究所生態学研究センター研究員 陳清恒

この記事は「サイエンスアカデミー」の公開アカウントからのものです。転載の際は公開アカウントの出典を明記してください。