6000種を超えるカエルたちの多様性のルーツに迫る

南極の海水に何が起きている？

ステファン・チン氏：去年、英国の国立環境研究評議会が、自分たちの粋な新しい船の名前をオンライン投票で決めたことを覚えていらっしゃるでしょうか。

インターネットで決めたのですから、「Boaty McBoatface」（日本語にすると、船田船太郎のような意味）などというヘンテコな名前が選ばれてしまいました。その研究委員会の科学者たちはそれを気に入らず、代わりに「David Attenborough」（自然学者のデビッド・アッテンボロー）にちなんだ名前をつけました。

しかし彼らは完全に「Boaty McBoatface」という名前を却下したというわけではありませんでした。無人海中探査機にその名前をつけたのです。そしてこれがグッドニュースです。「Boaty」がちょうどジェームズ・クラーク・ロス（極地調査船）と共に、7週間に及んだその処女航海からイギリスに戻ってきたのです。

彼らは「オークニー・パッセージ」を探検しました。

そこは非常に深く、冷たい海域で、南極半島から500マイルの場所にあります。彼らが持ち帰ってきた情報から、気候変動についてより多くのことが理解できると期待されています。

このミッションに挑んだ科学者とエンジニアたちは「Boaty」を使い、また海底に固定された他の設備や船の配備を用いて3回にわたりデータを収集しました。

彼らは水温、海流速度、乱流発生の回数を調査しました。「Boaty」は密度の高いオキアミの大群に遭遇し、水中音波探知装置を使って海底がどれほど深いかを計測する、潜水艦の音響測深器を騙してしまうといったトラブルに見舞われたものの、結果的にこのミッションは成功しました！

南極の海水に何が起きているかを知るデータを手に入れることは非常に大切なことなのです。なぜなら、これにより海流が混ざり合うことにより何が起こるのか、それが気候変動により影響を受けているのかがわかるからです。

南極底層水と呼ばれる海流は、南極の冷たい風により冷やされた海面の水が海岸沖で密度が高くなり、海底に沈むことによりでき上がります。

そしてこの冷たい水の塊が北方に向かって移動するときに、海水が地球を回り続けるのに鍵となる重要な役割を果たします。

しかし、風向きは変わっています。北半球の温度の変化は地球においての空気の動き方、特に南極の上を吹く風に影響を与えます。そしてその風が南極海底水の海流速度を変えてしまうと、乱流の流れにも影響を与えてしまいます。つまり、その流れが海面近くの暖かい水と混ざり、赤道に向かう海流より冷たくなくなってしまうのです。

オークニー・パッセージのような場所の研究をすると、深海の海流が南極海にどのように到達するのかを知ることができ、研究者たちは風がどれだけ海水に影響を与えるのかがわかるというのです。

科学者たちはこの新しいデータと気候変動モデルを合わせ、それにより私たちは将来天気のパターンがそのようになるかを予想することができるのです。ですから「Boaty McBoatface」が勇敢にも北極海深くに潜り、この惑星がどのように変化しているかという情報を持ってきてくれたことに感謝しなければなりません。

カエルの進化をたどる

そうしている間に、他の科学者たちはカエルのDNAについて深く研究をしていました。世界の両生類の約90パーセントはカエルです。

その種類は6,000種類以上にも及び、南極を除く全ての大陸で生息しています。では、これら全てのカエルは一体どこからやってきたのでしょうか？

中国とアメリカのある科学者チームがちょうどカエルの進化史に関する巨大な新しい論文を発表しました。そして、先ほどのその問いに関する答えは恐竜と関係していることがわかったのです。

分岐時間分析と呼ばれる技術を用いて、科学者たちはDNAにより2つの進化系統がいつ頃分岐したのか、カエルの遺伝的違いに基づき、推測しました。以前の大規模な研究では、カエルの多様化の黄金期は約1億年前であるとされていましたが、彼らが分析に使用したDNAは非常に少なく、最大で12の遺伝子しか使いませんでした。

今回の研究では、その以前の研究よりさらに多く、95のタンパク質コード遺伝子を309種類の異なるカエルのデータから分析し、それにより全く異なる結論に至ったのです。

この研究により、カエルの多様化が生じたのはもっと最近のことであることがわかりました。白亜紀の終わった、6,600万年前だったのです。恐竜を絶滅させた、大量絶滅が起き、そのときには多くのカエルの仲間も絶滅しました。

それにより、さまざまな生態系地位が突然開かれました。研究者たちはカエルには大きく分けて3つのグループ、アマガエル上科、ヒメアマガエル類、そして今日存在する約90パーセントのカエルが所属する、アカガエル科があるとしています。これらすべてが白亜紀末絶滅後の爆発的な多様化を経験したのです。

2つの進化的改革が、恐竜絶滅後にも現存するカエルが繁殖できるよう導きました。まず、彼らは木に住むようになりました。今日の花を咲かせる植物である被子植物は再び芽吹き、一人前の森林へと成長しました。

それにより新しい生息地や好条件が生まれました。次に、彼らのうちにはオタマジャクシの成長過程を拒絶するものがいました。

それで、完全に成長した大人が卵から出てくるようになりました。それにより、成長に必要な水たまりが必要ではなくなりました。ですから、私たちが小学校で何を学んだかに関わらず、現存するカエルのうち約半数はオタマジャクシがいないのです！

この研究は世界中の全てのカエル系統がどこから始まったか、互いにどのような関係があるのかに関して、非常に多くの情報を含んでいます。ですから、私たちの地球上の生命に関する知識がこれにより、カエルのように大きく前に飛び跳ねたと言えるのです。