共通祖先と系統樹

トカゲはマウスよりカエルに似て見えますが、脊椎動物の系統樹では、トカゲとマウスのほうが近い親類です。

同じ骨、違うはたらき

ヒトの腕、イヌの前あし、鳥の翼、クジラのひれは、まったく違うはたらきをしていますが、同じ組み合わせの骨が同じ順に並んでできています。このような部分を、生物学では相同器官と呼びます。似ているのは、動物たちが共通祖先から受け継いだからで、その後の進化で形や大きさが変わったのです。中には、飛べない鳥の翼やクジラの体内にある小さな後ろあしの骨のように、まったく役に立っていないように見えるものもあります。こうした痕跡器官は、それがはたらいていた祖先の名残です。

似ているからといって、近縁だとは限りません。昆虫とコウモリはどちらも翼で飛びますが、その翼はまったく別の部分からできてきました。このように、似た問題に直面したために無関係のグループで別々に進化した特徴を相似器官といい、その過程を収れん進化といいます。ホッキョクギツネの白い冬毛とライチョウの白い冬羽もその例です。どちらも雪の中で目立ちませんが、それは最近の共通祖先をもつからではありません。

ほかの証拠も同じことを示しています。脊椎動物の胚は、ヒトの胚も含めて、初期の段階で咽頭弓と尾をもちます。ヒトでは咽頭弓は頭や首の構造をつくるもので、機能するえらにはなりません。すべての生物はほぼ同じ遺伝暗号でDNAを使っています。これは、すべての生物が一つの祖先を共有しているなら予想されることです。そして、二つのグループが近縁であるほど、DNAの塩基配列はよく似ています。動物がすむ場所も合っています。約2億年前に超大陸パンゲアが分裂する前に進化したグループは世界中に見られますが、長いあいだ孤立していたオーストラリアには、ほかのどこにもいない有袋類がたくさんいます。

系統樹の読み方

系統樹は、どの生物がどの生物と近縁かを表した図です。ダーウィンは1837年にノートに系統樹をスケッチしており、『On the Origin of Species』の唯一の図も枝分かれの図です。根のある系統樹では、根（下の実験室では左端）が、系統樹上のすべての生物の祖先を表します。分岐点はそれぞれ、一つの系統が二つに分かれたところです。枝の先にある名前は、現在生きているグループです。同じ分岐点から出た二つのグループは姉妹群といい、根の近くで枝分かれしてそのまま単独でいるグループは基部の分類群といいます。3本以上の枝が出ている分岐点は多分岐と呼ばれ、分かれた順序がまだわかっていないことを意味します。

二つのグループがどれだけ近縁かを調べるには、両方を根のほうへたどって、道が出会うところを探します。その出会う点が最も近い共通祖先です。それが新しいほど、近い親類です。よくある間違いが三つあります。枝の先の名前の並び順には意味がありません。分岐点はモビールのように回転させても、どれとどれが近縁かは変わらないからです。また、そう書かれていない限り、枝の長さは時間を表しません。そして、系統樹上の現生グループのどれも、ほかのグループの祖先ではありません。姉妹群は祖先を共有しているだけで、どちらかがもう一方を生み出したわけではないのです。

上の系統樹では、トカゲとマウスは、羊膜のある卵の印がついた分岐点で出会います。羊膜のある卵は、乾いた陸上で発生できるように膜をもった卵です。カエルはそれより前に枝分かれしているので、私たちにはカエルとトカゲが似て見えても、カエルはどちらにとっても遠い親類です。ワニと鳥類は独自の分岐点で出会うので、互いに最も近い現生の親類です。系統樹は化石や解剖学的な特徴、そして近年ますますDNAをもとにつくられ、新しいデータが得られるたびに修正される仮説です。多くの人を驚かせた修正もあります。カバは見た目はブタに似ていますが、クジラに最も近い現生の親類かもしれないのです。