ガラパゴスウはなぜ飛ぶ方法を忘れたのか

独特のシルエットと黒い羽を持つ鵜は、獲物を追って海の奥深くまで潜る優れた漁師です。世界には40種の鵜がおり、いずれも泳ぎが得意ですが、遠く離れたガラパゴス諸島に生息する1種だけが飛翔能力を失っています。

木曜日にサイエンス誌に発表された論文の中で、生物学者と遺伝学者は鳥がどのようにして地面に着陸したかを解明した。

飛べない鳥はダーウィンの時代から進化論者にとって興味の対象となってきた。ダチョウ、エミュー、キーウィ、ペンギンはいずれも、羽から筋肉、骨に至るまで、飛べない理由が研究されてきた。しかしガラパゴスウは、遺伝学者にとって飛べない原因の遺伝的ルーツに焦点を絞るまたとない機会となった。

ガラパゴスウが飛翔性ウと最後に共通の祖先を共有したのは 200 万年前で、進化の観点から見ると信じられないほど短い時間です。比較すると、人間とチンパンジーが最後に共通の祖先を共有したのは、おそらくそれより前、およそ 700 万年前です。ダチョウとキーウィは、それより数百万年前に飛翔性近縁種と共通の祖先を共有していました。ガラパゴスウと他の (飛翔性) 種との間の進化距離が比較的短いため、これらの鳥は、種を分ける身体的差異の根底にある可能性のある遺伝的変化を調べるのに理想的な候補となります。

新しい論文で研究者らは、飛べないウのゲノムを飛べる3種の生物と比較したところ、繊毛（緑藻から人間まで細胞上に形成される小さな構造）の形成を制御する遺伝子周辺に明確な変異が見つかったと指摘している。繊毛は生物によって機能が異なるが、ウや人間などの脊椎動物では、その機能の1つは骨格の発達を制御することだ。

「飛べないウ科の鳥類について考えるとき、大きく成長したヒナ鳥を思い浮かべるとよい」と筆頭著者のアレハンドロ・ブルガ氏は言う。短い竜骨（胸骨の延長）や小さな翼など、ガラパゴスウ科の鳥類の多くの特徴は、ウ科の幼鳥に似ている。繊毛や骨格の成長に関連する遺伝子の変異は、このように鳥類の骨格構造を変化させる可能性がある。

研究者らは、マウス細胞と生物学研究で頻繁に使用される線虫であるC. elegansで同様の方法で遺伝子を変化させ、これらの遺伝子が繊毛に大幅な変化をもたらすかどうかをテストした。これらの小さな線虫の繊毛は脊椎動物の繊毛とはまったく異なる機能を果たすが、研究者らは線虫とマウス細胞の繊毛が大幅に変化したことを発見した。

では、なぜこの突然変異がガラパゴスの個体群に残ったのだろうか？ 食べ物は豊富で捕食者はいないため、単に飛ぶ必要性がなくなったのかもしれない。飛べなくなったことで、鳥たちはエネルギー資源を体のサイズに向けるようになったり、ペンギンのように泳ぎが上手になって深く潜ったり、競争相手が立ち入り禁止の漁場に行けるようになったりしたのかもしれない。

「ガラパゴスウは翼が最も小さいにもかかわらず、最も大きなウです」とブルガ氏は言う。「おそらくそれが有益なのでしょう。」

しかし、これらの要因の組み合わせが原因ではないという理由はないと彼は付け加えた。飛ぶ必要性がなくなったと同時に、飛ばないことで利益を得た可能性もある。どちらの説明も相互に排他的ではない。

バーガ氏と彼の同僚たちは、まだ答えたい疑問がたくさんある。「まだ知りたいこと、理解したいことがたくさんあります」とバーガ氏は言う。「これは特異なものなのか、それともさまざまな鳥で進化したものなのか？ 他の鳥に影響を受けた同じ遺伝子を見つけることはできるのか？ この突然変異は、霊長類を含む他の動物の形態変化の原因となっているのか？」

最後の質問は、人間にとって特に興味深いものです。人間は、骨に影響を及ぼす繊毛の発達に関連した病気や、時には致命的な骨格繊毛症を発症することがあります。これは一対一の比較ではありませんが、他の動物におけるこれらの遺伝子の機能について理解を深めることで、人間という種でこれらの遺伝子がどのように発現するかについてより深く理解できるようになります。