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簡単な年表
古生代
カンブリア紀 5.5億年前〜4.9億年前（6000万年）
オルドビス紀 4.9億年前〜4.5億年前（5000万年）
シルル紀 4.5億年前〜4.2億年前（3000万年）
デボン紀 4.2億年前〜3.5億年前（7000万年）
石炭紀 3.5億年前〜2.9億年前（6000万年）
ペルム紀 2.9億年前〜2.5億年前（4000万年）
中生代
三畳紀 2.5億年前〜2.0億年前（5000万年）
ジュラ紀 2.0億年前〜1.4億年前（6000万年）
白亜紀 1.4億年前〜6500万年前（7500万年）
古生代の2回の造山運動は、生物の陸上への進化を加速した。
生物のゲノムを調べると、ゲノムを構成する１セットの遺伝子数（ゲノムサイズ）が倍になった時期がある。一つは真核生物が誕生したときであり、約15億年前である。原核生物の大腸菌ではゲノムサイズは約4377遺伝子であり、真核生物である酵母のゲノムサイズは5538遺伝子、マラリア原虫は5268遺伝子である。2倍になったわけではないが、新しい遺伝子が大幅に増えている。
ゲノムサイズが大きくなったことで遺伝子を発達させる余裕が出て、6億年前のカンブリア紀の大爆発につながった。普段はアメーバのような単細胞生物であるが、生殖時には集合して多細胞生物となる粘菌は12500遺伝子と見積もられた。多細胞生物である線虫（C. elegan）は19893遺伝子、ショウジョウバエは13676遺伝子、ハマダラカのゲノムサイズは14000遺伝子である。原索動物（脊椎動物の祖先）であるホヤは15852遺伝子である。
オルドビス紀、シルル紀と、ゲノムサイズが倍になった生物が出現した。脊椎動物であるフグは27918遺伝子、人は22287遺伝子である。魚、両生類、爬虫類、鳥、哺乳類はほぼ同じ遺伝子数と考えられている。ちなみに植物である稲は37544個である。
多細胞生物から脊椎動物まで、急激に遺伝子数が増えている。単細胞生物から多細胞生物までのように、10億年余りの時間の中でゆっくりと遺伝子のテストと改良を重ね、多様性を獲得してから大発展となればもっと異なった脊椎動物、むしろ、脊椎動物に匹敵する全く別の高度な生物が出現したかもしれない。造山運動で早い進化の圧力を受け、ペルム紀末の大絶滅のチャンスにもカンブリア紀の大発展ほどの多様化は起こらなかった。
+++ 大進化のメカニズムは遺伝子重複ではないか +++
遺伝子レベルでの進化のメカニズムは遺伝子重複が基礎となっていると考えられています。遺伝子機能や種類が多い場合は遺伝子重複が見られるためです。
ゲノム自体が増えることがあります。同じ染色体が複数含まれる倍数化です。そもそも、真核生物では2倍体が基本であり、同じ遺伝子セットを2組持ちます。植物では、4倍体、6倍体などを薬剤処理によって作ることができます。小麦は基本の6倍体にまでなり収量も増加します。体のサイズが大きくなる傾向があるので育種に利用されています。サカナと両生類ではしばしば倍数化が観察されますが、爬虫類、鳥類、哺乳類では倍数化は起こりません。それと関連してか、鳥類、爬虫類、哺乳類では性決定が染色体により厳密に規定されています。哺乳類型爬虫類、恐竜は巨大化しましたが、魚と両生類に見られる倍数化能を残していたでしょうか。
+++ 遺伝子が重複すると変化する余裕が生まれる +++
長い時間の間に、ゲノム内部は変化し再編成を繰り返しています。新しい機能を持った遺伝子は、すでにある遺伝子のコピーから作られています。分子の進化のほとんどは中立だという説を唱えた木村資生は、個体の表現型の進化を説明するには、本来は中立でない変異を中立として隠す仕組みが不可欠と考えました。そうすれば、有害な変異も、自然選択によって除かれずにゲノム内に蓄積します。遺伝子重複や優性生殖は変異を隠す仕組みではないか。同一遺伝子が複数あれば、どれかに変異が起きても、変異が劣性であれば表現型には影響しません。
遺伝子が自分の分身を持つようになると、主として働く遺伝子があれば、残りの分身は似た機能を持つ他の専門職に変身できます。遺伝子重複により多様な遺伝子が誕生し、進化したと考えられます。さらに、別の遺伝子とつながって遺伝子同士が融合したり、逆にちぎれて2つの遺伝子に分断する例も知られています。新しい遺伝子は重要な働きを獲得すればより進化し、役に立たなければ淘汰されてランダムな配列となって消えます（復活する可能性もある）。似たような遺伝子配列やパーツ構成を持つものを遺伝子ファミリーと呼びます。たくさんのファミリーが報告されています。オーファンレセプターファミリーは臭いのところで紹介しました。ボディプランを決め、形態形成を行うHox遺伝子ファミリーは脊椎動物の進化を記述する道具として期待されています。
+++ 哺乳類ゲノムの大部分は単純繰返し配列である +++
ヒトのゲノムを構成するDNAの情報は大部分は単なる反復配列で、タンパク質として機能することはありません。「単なる」と書きましたが、繰り返す配列の単位は様々です。これらの配列を称して、「利己的なDNA」という考え方が提案されました。自分本位に増殖するだけの無意味な配列と考えられています。しかし、遺伝子重複やゲノムの再編成の分子レベルでのメカニズムである不等交差を考えると、反復配列が足場を提供したとも考えられます。
+++ 単純繰返し配列はDNA鑑定技術に利用された +++
90年代にマイクロサテライトと呼ぶ塩基の繰り返し配列を調査し、鑑定する手法が普及しました。ＤＮＡ鑑定と呼びます。繰り返しの回数は人により異なっています。遺伝子解析技術の発展により、再現性もよく、操作も容易で、精度も大きく向上しました。その結果、日本の個人識別は2003年以降、マイクロサテライトで9領域を調べる手法が主です。
DNA鑑定を犯罪捜査に応用する試みは95年にイギリスで開始されました。警察庁は、2005年に容疑者のＤＮＡ型データベースの運用を開始し、連続婦女暴行事件の決め手にもなりました。特に、容疑者の生物学的な遺留物しかない場合、強力な証拠となります。
ＤＮＡ鑑定は多くの分野で利用されています。日本人と他の民族との近縁度を調べる学問的な応用、農産物で品種を鑑別するのにも使われています。一方で、個人を特定する情報でもあり、遺伝情報保護のためのガイドラインが作られています。
+++ 遺伝子変異は表現形となって始めて選択される +++
一方で、蓄積した変異を一度に表に出す仕組みが必要です。その機会が地球の大変動であり、環境の変化と考えられています。遺伝子変異が顕在化する分子的な仕組みは研究途上です。一つの候補であるHSP90タンパク質は、細胞がストレスを受けると増産され、ストレスで立体構造がおかしくなってしまったタンパク質を正常に働かせる作用をもちます。HSP90タンパク質の微妙な変化は本来の性質を隠し、眠っていた多くの新遺伝子を機能させる可能性があります。
自然選択だけで生物の進化を説明しようとすると、生物は多様性を失います。生物は生態学上の位置であるニッチを守り、また、拡大します。競争は効率化を促進しますが、多様性を収斂させます。競争を解消すると、多様化が促進します。
同じ遺伝子が複数あると、余裕が出現し、その余裕分で多様化し、より高性能の仕組みを生み出してきたのが生物の進化です。適当な自然選択は余分になった機能を削ぎ落とすように働きました。
+++ 選択の厳しい世界は単純化する +++
経済効率を重視すると多様性が削られます。このところの不況のあおりで競争が激化した結果、いろいろなところで選択の範囲が狭まったような印象があります。デパートの紳士服売り場でもどこにでもあるブランド物しかなく、紳士服専門店でも似たようなデザインしかありません。量販店にいたってはでも再び多様性を許容する範囲は狭くなっているようです。どこにでも似たようなものしかない。それは子供服でも、食品でも、文房具でも同じです。
パレートの法則があります。80:20の法則とも言います。マーケッティングでは売上の80％は20％の製品である。同じように、売り上げの80%は20%の顧客がもたらす。経済学や経営学の法則ならいいのですが、経営の効率化に応用されると、20%に販売努力を集中することになり、効率の悪い80%は切り捨てられています。そこで商品の種類がどんどん少なくなり、優遇される客（販売対象）が少なくなることになります。このような形でコスト削減や結果主義などが導入されると、効率化を進めることはできても、淘汰圧がある限り、多様化はなしえず、結局、先細りの将来しか見えてきません。
+++ ゆとりのある世界は多様化する +++
産業界で競争が激化している一方で、教育の世界ではゆとりを導入しようとしました。将来を見越したうえで、競争を解消して多様化を導入しようとしたのです。当然のことながら効率化が放棄されます。結局、ほんの3年ほどで、効率の悪さに音を上げて元の木阿弥になってしまいました。ゆとり社会は多様な価値観をもつ社会人を生み出します。多様化とは、共通の要素を減らすことです、その結果、ある面で社会性のない人間、コミュニケーション不全、反社会的な人間が増えていくはずです。このこともある程度覚悟する必要があるのではないでしょうか。
+++ ゆとりのある研究体制は独創的な成果を生む +++
研究は基本的に無駄が必然です。解っていない事だから研究するのであって、努力が水泡に帰することが多くあります。そのため、研究は社会的、経済的には無価値であっても、その結果が意外なこと、独創的であると評価される世界です。
研究は多くの無駄が必要なため、流行になっている分野では競争的な面があります。しかし、独創的という面からすると、競争を強要せず、自由な発想で時間をかけてじっくり研究に取り組むほうが画期的な成果が上がりやすいと思います。そのためには、支援する側にはなんらかの余裕が必要です。「とにかくやらせてみよう」、「任せてみよう」、「新しい取り組みだから採択してみよう」など、必ずしも結果だけを求めるのではない姿勢が重要です。一方で、時間や資金などの資源は限られています。資源を有効活用するために重点化の施策も行われますが、言い換えると、研究テーマのトップダウン化です。与えられた環境と研究費の中で生まれたものというより、個人的な遊び、すなわち、他人の思いつかないような発想、常識的には無理と思われることをやってみる遊び心が大切なのではないでしょうか。独創的な研究成果は、一般に、研究対象や応用分野を多様化します。
+++ 今ある「遺伝子」を少し改良して新たな機能を生み出す +++
遺伝子重複による遺伝子創造は、今までにあった遺伝子にちょっと手を加え、それまでとは違った環境下で機能させることです。
未開社会ではありあわせの道具と材料を元に何かをなしとげようとします。現代社会では目的や概念に即して手段を講じる近代科学的なアプローチが一般的です。民族学者のレヴィ＝ストロースは、ブリコラージュという言葉をあたえました。私たちの身の回りにあふれる工業製品はある用途や機能をはたすためにつくられています。ジュースの缶はジュースを容れるためにあるのです。だから、中身のジュースがなくなれば、空き缶は用済みになって捨てられてしまいます。一方、未開社会では、手にはいる材料はその特性におうじて最大限有効に活用されました。空き缶はケロシン・ランプになったり、帽子や鞄や子どもの玩具に早変わりします。私たちは意表をつかれ、そこにジュースの缶の可能性と作り手の創造力とを垣間見るのです。
+++ 言葉も遺伝子のように変化し、世代を超えて伝達される +++
言葉は新たな機能や意味を常に生み出しています。
日本が明治維新後、西洋の科学技術、思想哲学を導入する際に、各分野の概念、用語を表す数千数万の和製漢語が作られました。和語による造語で対処しなかったのは、漢語の造語力の方がはるかに勝っていたからです。現在ではそれが間に合わず、カタカナ表記で済ませています。その結果、名詞を余り用いなかった日本語が、名詞を多用する欧米的な言語へと変容しました。和製漢語は大量に中国へ輸出され、採用され、中国の発展に大きく役立ちました。
日本語の強力な造語力は古代に漢字と格闘した末に成立した日本語の表記法によります。日本語は表音文字と表語文字を巧みに使い分ける世界でももっとも複雑なシステムですが、しかし、効率的で、何でも飲み込んでしまう雑食性があります。
+++ 一旦できた仕組みは大幅な変更が困難になる +++
原始的な脊椎を持つホヤやナメクジウオは海水中の植物プランクトンや懸濁物を濾過して食べ、特に獲物を捕獲する必要がありませんでした。その中で獲物を捕獲して食べるという生活様式にシフトした動物は脊椎を発達させました。脊椎は、複雑な感覚器（目や鼻）と骨と筋肉で支えられた強力な咽頭を頭部もつ構造です。脊椎動物が誕生する直前で2度目の遺伝子重複が起きたとされます。これ以降、脊椎動物は大型化し、現在でも目立つ生物です。
陸上脊椎動物は四足です。進化論が論ずるように、生物は常に多様化して、その中で自然選択がおこるならば、足の本数の多い生物が生まれたりするはずです。足から手や翼へと機能の転化は起こりましたが、多様化は起こりませんでした。四足で固定されているような原理を発生拘束と呼びます。発生のプログラムの必要上、変更不可能であると考えられます。進化の途上では数などは比較的自由ですが、固定されてしまうと固定された数以外は遺伝子にプログラムされている以上、困難になることがあります。
つづく
