「毒を持っている昆虫や魚ほど種の多様性が増加しやすい」との研究結果が報告される

地球上の生物には他の生物に害を与える「毒」を持っているものが多く存在しており、身近な存在ではハチやカエル、フグなどが代表的です。新たにイギリス・スウォンジー大学の研究チームが発表した論文で、「毒を持っている昆虫や魚は種の多様性が増加するスピードが速い」との研究結果が報告されました。

Radiating pain: venom has contributed to the diversification of the largest radiations of vertebrate and invertebrate animals | BMC Ecology and Evolution | Full Text
https://bmcecolevol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12862-021-01880-z

Venom has contributed to the species diversity of insects and fishes, new study reveals
https://phys.org/news/2021-08-venom-contributed-species-diversity-insects.html

昆虫と魚類は動物界でも特に種が豊富なグループであることが知られており、これまでに100万種以上が確認されている昆虫は無脊椎動物の4分の3、3万1269種が確認されている魚類は脊椎動物の約半数を占めています。また、昆虫と魚類は毒を持つ種が多いことでも知られており、昆虫では886科中145科(約16％)に含まれる種が、魚類では459科中46科(約10％)に含まれる種が何かしらの毒を持っているとのこと。

生物学者らは以前から生物多様性を促進する要因について調査してきましたが、昆虫や魚において広く見られる「毒」が多様性を促進するのかどうかについては、十分な研究がされてこなかったとのこと。そこでスウォンジー大学の研究チームは、昆虫と魚類における種の多様性に「毒の有無」が及ぼした影響について調査することにしました。

研究チームはまず、生物種間の分岐年代を確認・比較できるウェブサイト「TimeTree」のデータを基に、それぞれの科の系統発生や科が存続する時間について調査しました。そして、それぞれの科に含まれる種が毒を持っていたかどうか、そして科における種の多様性に関するデータを収集して分析を行いました。

分析の結果、毒を持っている科における種の豊富さは、毒を持っていない科と比較して2倍以上も大きいことが判明しました。昆虫においては、毒を持っていない科における種の中央値は107種だった一方、毒を持っている科における種の中央値は277種でした。一方の魚類では、毒を持っていない科の中央値は18種、毒を持っている科の中央値は40種だったと研究チームは述べています。

科に含まれる種の豊富さは、「科が存続している時間」と「科そのものの多様化率」にそれぞれ影響を受けていましたが、両者を比較すると「科そのものの多様化率」の効果が大幅に大きかったとのこと。この結果は、「毒を含む科では多様化率が高いため、種の多様性が豊富になる」と示唆しています。

以下のグラフが、「毒を持っている科の多様化率」(赤)と「毒を持っていない科の多様化率」(黒)を示したもの。毒を持っている科の方が、およそ2倍近く多様化率が高いことがわかります。

昆虫と魚類における毒の発生について分析したところ、昆虫では進化の過程で少なくとも28回ほど毒が独立して進化しており、魚類では19～20回ほど独立して進化したという結果になりました。この結果は、過去に行われた研究結果ともほとんど合致するとのことです。

また、昆虫では毒が進化の歴史の中で比較的均等に発生していた一方で、魚類における毒の起源は主に白亜紀後期や始新世に集中していたとのこと。論文の筆頭著者であるスウォンジー大学のケヴィン・アーバックル博士はこの偏りについて、白亜紀後期には水中の頂点捕食者であったモササウルスの多様性がピークに達し、始新世にはクジラの多様性がピークに達したことから、これらの捕食者による圧力が毒の進化を促したのではないかと推測しています。

アーバックル博士は、「私たちの結果は、無脊椎動物と脊椎動物の中でそれぞれ最も多くの種を持つ昆虫と魚類の多様性を生み出す上で、毒が役割を果たしたという証拠を提供します。毒は種の豊富さを促進する唯一の要因ではありませんが、私たちが今日見ている昆虫や魚類の驚くべき多様性を生み出す上で、これまでに認識されていなかった重要な役割を果たしてきたことを示しています」と述べました。