生物学基礎 第２回　生物の多様性と進化 　　　　　細胞の発見へ 和田　勝 東京医科歯科大学教養部

生物学の基本的な枠組み １．生物多様性 この地球上には、およそ150万種の生物が生息している。 多様な生物を分類して整理する方法を確立した。それが神の栄光を実証する方法だと信じて。

生物の多様性 生物多様性（biodiversity）という語をよく目にするようになった。 この地球上には 150万種の生物 　　　　150万種の生物 おそらく１億種を超える種がいるだろうと推定されている。

生物の多様性を整理する 多様な生物をどのように区別し、整理しているのだろうか。 ●区別して認識するのは生物の生来の性質である ●たとえば餌か餌でないかの区別や敵か味方かの区別

生物の多様性を整理する ヒトは特にこの能力がすぐれているのだろう。 上の写真は哺乳類で、鳥や爬虫類だと思う人はいないだろう。

生物の多様性を整理する こうした能力に基づいて、物を区別してグループに分ける作業が分類 （classification）である。 生物を区別してグループに分ける作業をする学問を分類学（taxonomy）と言う。 冒頭のスライドにあったリンネがこれを大成した。

リンネ以前 アリストテレスから始まる 植物 無血動物 動物 有血動物 軟体類、軟殻類、殻皮類、有節類、 植物に近い動物、 雑（どこに入れたらいいかわからないもの） 動物 有血動物 人類、胎生四足類、卵生四足類、 鳥類、魚類、鯨類

リンネ以前 ラテン語で命名することはおこなわれていたが、混乱していた。 ある研究者はRosa sylvestris inodora seu caninaとし、 別の研究者はRosa sylvestris alba cum rubore, folio glabro

リンネ以前 さらにヨーロッパ以外の地域からもたらされた、新しい種類の生物が混乱に拍車をかけた。 アリストテレスの人為分類が使われていたが、もっとよい分類体系があるはずだと考えられるようになる。

リンネ以前 花が生殖器官であることが発見される（ Nehemiah Grew、1641-1711 or 1712）。 神の創造物である生物を集め、それを正しく分類すれば、神の英知と秩序を窺い知ることができること、それが博物学者の使命だ（John Ray 1627-1705）。

リンネの自然の体系 リンネ（1707-1778）はこのような背景の下に登場した。 リンネは植物を集め、生殖器官である花の構造をもとに植物を分類した。 その成果は『自然の体系』として出版した。

リンネの自然の体系 リンネも神の栄光を実証しようとして分類を極めようと考えていた。 ただし、それだけではなかった。 リンネは、 １）それまでの本草学（役に立つ植物 　を記載する）の観点から離れて、よ 　り広く植物を集めて記載した

２）種（species）を基本として、それを 　まとめて次第に大きなカテゴリーと 　していった（界、門、綱、目はリンネ 　の考案） ３）二名法（binominal nomenclature） 　によってそれまでの種名の混乱を 　整理できた こうして、多様な生物を分類する基準ができ、以来これにしたがって、生物の分類がおこなわれている。

分類学の基礎 基本となる種の同定 種とは何か 「種とは、実際的にも、可能性においても、互いに交配しうる自然集団である。それは他の集団からは生殖の面で隔離されている」 （マイヤによる定義）

分類学の基礎 階級 Rank 界 Kingdom 門 Phylum 綱 Class 目 Order 科 Family 属 Genus 種 Species

分類学の基礎 リンネは動物と植物の二界 　　　　　　　　　　→　現在では五界 動物界 植物界 菌界 原生動物界 モネラ界

分類学の基礎 ちなみにヒトは 動物界（Animal kingdom） 脊椎動物門（Phylum Vertebrata） 　　　哺乳綱（Class Mammalia） 　　　　　サル（霊長）目（Order Primates） 　　　　　　　サル（真猿類）亜目（Suborder Anthropoidea） 　　　　　　　　　ヒト類上科（Superfamily Hominoidea） 　　　　　　　　　　　ヒト科（Family Hominidae） 　　　　　　　　　　　　　ヒト属（Homo） 　　　　　　　　　　　　　　　　ヒト（sapiens） Homo sapiensと表記する。

種の保全 生物多様性と種の保全 （Biodiversity and conservation） ここでは、多様な生物種との共存が豊かな世界を保障するという一言だけにする。

生物多様性の起源 このような生物多様性はどのようにして生じたのだろう。 リンネの時代には種の普遍性を疑うものはいなかった。ただしリンネは、交配実験から雑種ができることを認識していた。

生物学の基本的な枠組み ２．進化 神が創ったとする矛盾が拡大してきた。 生物は神ではなく、自然選択によって進化してきたのだ。遺伝する変異と子を残す期待値の差が重要。

進化という考え 地質学、古生物学、比較解剖学の成立と知識の集積。 ●化石生物と現生生物の類似性 ●形態の相同（homology） ●痕跡器官（vestigial organ）

進化という考え 前肢の骨の相同 別々に創ったと考えるより、共通の祖先から進化したと考えたほうが自然

ダーウィンの登場 ダーウィンは1831年、22歳のとき、ビーグル号による世界一周の航海に出た。 船長の話し相手兼博物学者として乗船。

ビーグル号の航海 航海は5年かかった。この間、多くの生物を観察し、種が不変でないことを確信。

自然選択による進化 どのようにして進化が起こったのか、すぐには解決がつかなかった。 マルサスの人口論に触発され、限られた資源では競争が起こることを納得。 ハトの品種改良を調べ、人為選択によって品種ができることを研究。

自然選択による進化 ウォーレスの手紙に押されるように1858年リンネ学会で発表 1859年には、それまで書き溜めていたノートの内容をまとめて、『種の起源』を出版した。

自然選択による進化 １）生物の集団には変異（variations） が存在する ２）変異は親から子に伝わる 　が存在する ２）変異は親から子に伝わる ３）すべての子が、生まれ出た生息環 　境で生き残ることはできない ４）生き残る可能性は、変異による差　 　がある

進化の実証 ダーウィンは、進化は長い時間をかけて徐々におこると考えていた。 現在では、場合によってはかなり速いスピードで起こることがわかっている。 有名なダーウィンフィンチを使った研究がある。

ダーウィンフィンチ ガラパゴス諸島に生息するダーウィンフィンチは14種類いて、姿かたちは似ているが、嘴の形が異なる。これは食性を反映している。

変異の存在

この変異は遺伝する

環境の収容力＜繁殖力 エルニーニョ現象による旱魃によって、種子を付ける植物に変化が起きた（乾燥に強い果皮の厚い植物が残る）。

環境に適合したものが子を残せる

自然選択による進化 自然選択によって進化が起こって、生物多様性が生まれたことを疑うヒトはいない。 自然選択のもとになる変異は、遺伝子DNA分子の突然変異によって生じる。

細胞説の前夜 細胞説の成立を話すためには、顕微鏡の歴史について語らないわけにはいかない。 複式顕微鏡は、17世紀の初頭にオランダのヤンセン親子が発明したという。

フックによる細胞の発見 イギリスのフックが複式顕微鏡を使って動物や植物の微細構造を図版にした本「Micrographia」を出版。

フックによる細胞の発見 この本の中で、コルクの顕微鏡像があり、その空所を細胞(cell)と名づけた。

レーウェンフックの観察 オランダの織物職人だったレーウェンフックは、独特な単式顕微鏡を作製して微生物などを観察。

レーウェンフックの町 Vermeerの描いたDelftの景色

レーウェンフックの観察 彼は原生生物、細菌、淡水性の藻類などを観察し、王立科学アカデミーへレターとして報告し続ける。 ヒトの精子も発見している。

顕微鏡の改良 複式では避けられなかった色収差の問題を、異なる材料で作ったレンズを張り合わせることで克服できることが発見される。 染色法などの改良。 細胞説が生まれる素地ができていく。