もしダーウィンが生きていたなら、「種の起源」を再考するだろう

映画「プロメテウス」を見た人なら誰でも、劇中のシーンに感動するでしょう。「エンジニア」（人間を作った異星の巨人）が一杯の黒い「液体」を飲んだ後、彼らの体はすぐに分解され、彼らのDNAは地球上の川や有機物と融合し、DNAが再結合して、地球上のあらゆる種類の生命が誕生したのです。

映画「プロメテウス」の静止画、インターネットより

この映画は冒頭で、DNA があらゆる種類の生命を形作ることができるという基本的なメッセージを伝えています。

しかし、ダーウィン自身のように現代の生命科学に触れたことのない多くの人々にとって、これは非常に新鮮な視点です。

結局のところ、ダーウィンの生命の世界は、私たちが知っているものとはまだまだかけ離れているのです。

ダーウィンの進化論に欠けているものは何ですか?

ダーウィンの『種の起源』は生命科学の歴史全体において極めて重要な位置を占めています。私たちは子供の頃から、生命は進化できると教えられてきました。これは唯物論的啓蒙の重要なメッセージです。

しかし、もしダーウィンが今日生きていたなら、おそらく進化論に疑問を抱いただろう。なぜなら、彼の研究によれば、進化には方向性がなく、すべては「神の意志」に依存しており、それはすべての種が自らの運命をコントロールできないことを意味するからです。

40億年の生命を解読する内部のイラスト

当時の制約により、彼の見解には遺伝学や古生物学の研究による証拠が欠けており、生物の多くの器官の進化を説明することができませんでした。ダーウィンは当初、ある種から別の種への進化には長い移行期間が必要であると想定していたため、時間が十分に長ければ、種の形態は最終的に今日の形になるだろう。

このため、科学者たちは長い間、これらの生物間のつながりを補足するために、世界中で種を発見することに熱心に取り組んできました。しかし、当時発見された種ではすべてのつながりを見つけることができなかったので、人々は過去からのつながりを求めて化石の発掘と研究に熱中するようになりました。

しかし、次第に化石は研究のニーズを満たせなくなってきました。

化石からDNAまで、生命探査の新たな姿

化石研究が細胞レベル、さらには DNA レベルにまで進むと、生命の起源には新たな説明があるようだということが発見されました。

ダーウィンは DNA を理解していなかったし、細胞の働きも理解していなかった。ましてや、胚の発達中に遺伝物質が体をどのように構築するかも理解していなかった。

DNAの観点から生命の起源と進化を研究すれば、ダーウィンの見解の多くは十分に確認され、補足されるが、疑問視されたり、覆されたりすることもあるだろう。

DNAの発見は、個々の生命が出現する前に、生命のすべての情報が書き込まれ、保存されており、生命が具現化しているのはDNA内の生命情報であることを完全に実証しているからです。

たとえば、天使（そのような生き物が本当に存在する場合）が翼を持っている理由は、突然何もないところから翼が生えたからではなく、翼の DNA がすでに天使の細胞内に存在しているからです。同様に、水生動物が陸上で生活したい場合、陸に到着してから初めて肺が進化するわけではありません。その代わりに、水中にいるときにすでに肺の構造を持っているため、陸上で生活することが可能になります。

肺魚にはえらと肺の両方があります。水に溶けている酸素が足りなくなると、人間と同じように肺を使って空気を呼吸します。別の魚には肺はないが、浮力を高めるために浮き袋がある。

DNA 研究においては、たとえ同じ遺伝子であっても、変異の場所が異なれば生物学的形態も異なる可能性があります。たとえば、同じ遺伝子の異なるバージョンが、魚、ネズミ、人間の体の構造を制御します。

そこで人々は胚の形態に注目し、形態から位置の違いを発見することになります。例えば、尾索動物の最終的な形態は人間のそれとは大きく異なりますが、胚発生中の脊椎動物の祖先と同じ特徴、つまり大きな頭と、尾を前後に振って体を前進させる特徴を保持しています。彼らの体の中では、神経管が背中に沿って走り、結合組織の棒（脊索）が頭から尾まで走っています。頭の後ろには鰓裂もあります。

ナマコ鞘の発達

DNAの鍵が真の進化への扉を開く

DNA が生物に及ぼす「変化」効果の程度を研究するために、科学者たちは多くの困難な実験を実施し、非常に興味深い結果を生み出しました。

1つはNOTCH2NL遺伝子の発見です。

カリフォルニアの研究チームは、人間とアカゲザルの脳オルガノイドを比較し、その違いをすべてカタログ化した。

ペトリ皿の中で、ヒトの脳オルガノイドはヒトに特有の皮質領域を発達させたが、サルの脳オルガノイドでは発達させなかった。研究者たちは、この組織が形成されるときに活性化される遺伝子を研究した。人間のすべての細胞で発現しているが、サルの脳組織では発現していない遺伝子が存在します。この遺伝子の名前はNOTCH2NLと発音が非常に難しいですが、人類の進化の物語と密接に関係しています。

オランダのチームがヒトのNOTCH2NL遺伝子を採取し、それをマウスのゲノムに挿入したことにより、この研究のSF的な側面がさらに増した。彼らは、人間と同じように大脳皮質にさらに多くの脳細胞を成長させたヒトとマウスのキメラを作成した。

画像ソース: pixabay

一つは、トウモロコシにおける優性遺伝子の発現を通じて、「ジャンピング遺伝子」を制御すれば遺伝子変異を制御できることがわかったことです。

マクリントックはトウモロコシの遺伝子がいつどこで変異したかを調べ、それぞれの粒にある異なる色の斑点を追跡した。彼女はそれぞれの穀粒の突然変異を観察し、その後、トウモロコシの穂ごとに何千もの穀粒で観察を繰り返しました。彼女は、色の変化が繰り返しオンとオフを切り替えることができることを発見しました。皮肉なことに、男性優位の時代に彼女が女性だったため、彼女の「ジャンピング遺伝子」の発見は単に「トウモロコシの奇妙な点」とみなされた。

画像ソース: pixabay

1977 年までに、他の研究室は細菌やマウスなど、実験したほぼすべての生物においてジャンピング遺伝子の証拠を発見しました。マクリントックは1983年までノーベル生理学・医学賞を受賞しなかった。

これらのジャンピング遺伝子は自己複製し、ゲノム内のどこにでも挿入することができます。これらの遺伝子を引き継ぐ限り、私たちは真の「進化」を達成することができます。

現実によく言われる「遺伝子変異」は、実は遺伝情報の不足によって起こる変異の方が多いのです。生物が環境に適応するためのより良い「進化」にはならず、どんどん劣化の道を進んでいくことが多く、奇妙な生物が絶滅してしまったのです。

このように、『山海経』に出てくる怪物は実在したのかもしれません。

サンショウウオの生命の法則

多くの困難な実験と複数のベンチマークを経て、科学者たちはついに、より大きく観察しやすい胚を持つサンショウウオにおいて満足のいく進歩を遂げました。これらの「かわいい生き物」の体には、さらなる「進化の鍵」が隠されています。

たとえば、サンショウウオは変態中に発達の速度を変える（途中で止まる、または遅くする）ことで、さまざまな誇張された器官や形状を作り出します。

たとえば、一部のサンショウウオは他の種よりも 5 ～ 10 倍多くの DNA を持つことがあります。サンショウウオやカエルの中には、人間の25倍もの遺伝物質を持つものもおり、この統計から「ナンセンスDNA」の過剰複製領域の発見につながった。

サンショウウオの染色体の切り抜きは、生命の歴史における遺伝的発明に関する新たな洞察を提供します。科学者ケン・オオノは、この冗長性は、1 つの遺伝子が元の機能を維持するために変化しないままでいられる一方で、遺伝子のもう 1 つのコピーが変化して新しい機能を獲得できることを意味すると仮説を立てました。新しい遺伝子は、生産者にほとんどコストをかけずに、迅速に作成できます。

かわいいサンショウウオ以外にも、細菌ゲノムの働きの仕組みを通して、タンパク質をコードする遺伝子や遺伝子の働きを制御する分子スイッチを研究したり、多くの種が特徴を失うことで進化（退化）していくことなど、興味深い実験的発見や物語がたくさんあり、本当に目を見張るものがあります。

生命科学は進化し続ける科学です。初期の頃は、ダーウィン、ハクスリー、フッカーなどの科学者の努力により、生命科学の基礎が形になり始めました。今日の世界で全知の視点からダーウィンを判断することは、本質的に偏ったものである。

こうした研究の中で、人間は人生の苦労や強くなりたいという欲求も発見しており、それが人生最大の魅力でもあるのです。

この記事の一部は「化石からDNAまで40億年の生命史を解読」から抜粋したものです。

終わり

Tadpole Musical Notation オリジナル記事、転載の際は出典を明記してください

編集者/ハートアンドペーパー