プリンキピア

第20章系統と生命の歴史

Building Phylogenetic Trees系統樹を作る

How do scientists construct phylogenetic trees? After they sort the homologous and analogous traits, scientists often organize the homologous traits using cladistics. This system sorts organisms into clades: groups of organisms that descended from a single ancestor. For example, in Figure 20.10, all the organisms in the orange region evolved from a single ancestor that had amniotic eggs. Consequently, these organisms also have amniotic eggs and make a single clade, or a monophyletic group. Clades must include all descendants from a branch point.
英語のヒント
科学者はどのように系統樹を作るのだろうか。相同形質と相似形質を区別した後、分岐分類学を用いて相同形質を整理することが多い。この体系では、生物をクレード、すなわち1つの祖先に由来する生物の群へ分類する。たとえば図20.10のオレンジ色の領域の生物はすべて、羊膜卵をもつ1つの祖先から進化した。そのため、これらの生物も羊膜卵をもち、1つのクレード、つまり単系統群を作る。クレードには、ある分岐点から生じた子孫をすべて含めなければならない。
Clades can vary in size depending on which branch point one references. The important factor is that all organisms in the clade or monophyletic group stem from a single point on the tree. You can remember this because monophyletic breaks down into “mono,” meaning one, and “phyletic,” meaning evolutionary relationship. Figure 20.11 shows various clade examples. Notice how each clade comes from a single point; whereas, the non-clade groups show branches that do not share a single point.
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どの分岐点を基準にするかによって、クレードの大きさは変わる。重要なのは、クレード、すなわち単系統群のすべての生物が、樹上の1つの点から生じていることである。monophyleticは、「1つ」を意味するmonoと、「進化的関係」を意味するphyleticに分けられるので、これを手がかりに覚えられる。図20.11はさまざまなクレードの例を示す。それぞれのクレードが1点から生じる一方、クレードでない群では、枝が1点を共有していないことに注目しよう。

Shared Characteristics共有される特徴

Organisms evolve from common ancestors and then diversify. Scientists use the phrase “descent with modification” because even though related organisms have many of the same characteristics and genetic codes, changes occur. This pattern repeats as one goes through the phylogenetic tree of life:
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生物は共通祖先から進化し、その後、多様化する。科学者が「変化を伴う由来」という表現を使うのは、近縁な生物が多くの同じ特徴や遺伝暗号をもっていても、変化が起こるためである。生命の系統樹を進むと、このパターンが繰り返される。
  1. A change in an organism's genetic makeup leads to a new trait which becomes prevalent in the group.
    英語のヒント
    生物の遺伝的構成が変化すると、新しい形質が生じ、それが群の中で広まる。
  2. Many organisms descend from this point and have this trait.
    多くの生物がこの点から生じ、その形質をもつ。
  3. New variations continue to arise: some are adaptive and persist, leading to new traits.
    英語のヒント
    新しい変異は生じ続ける。その一部は適応的で存続し、新しい形質につながる。
  4. With new traits, a new branch point is determined (go back to step 1 and repeat).
    新しい形質によって、新しい分岐点が定まる(手順1へ戻って繰り返す)。
If a characteristic is found in the ancestor of a group, it is considered a shared ancestral character because all of the organisms in the taxon or clade have that trait. The vertebrate in Figure 20.10 is a shared ancestral character. Now consider the amniotic egg characteristic in the same figure. Only some of the organisms in Figure 20.10 have this trait, and to those that do, it is called a shared derived character because this trait derived at some point but does not include all of the ancestors in the tree.
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ある特徴が群の祖先に見られるなら、それは共有祖先形質と見なされる。その分類群またはクレードのすべての生物が、その形質をもつためである。図20.10の脊椎動物という特徴は共有祖先形質である。次に、同じ図の羊膜卵という特徴を考えよう。図20.10の生物の一部だけがこの形質をもつ。それをもつ生物にとって、これは共有派生形質と呼ばれる。ある時点で生じた形質だが、樹に含まれるすべての祖先に見られるわけではないからである。
The tricky aspect to shared ancestral and shared derived characters is that these terms are relative. We can consider the same trait one or the other depending on the particular diagram that we use. Returning to Figure 20.10, note that the amniotic egg is a shared ancestral character for lizards, rabbits, and humans, while having hair is a shared derived character only for humans and rabbits. For the Amniotes as a group, however, the amniotic egg is a shared derived character that is not seen in fish. These terms help scientists distinguish between clades in building phylogenetic trees.
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共有祖先形質と共有派生形質で難しいのは、これらの用語が相対的であることだ。使う図によって、同じ形質をどちらにも捉えられる。図20.10へ戻ると、トカゲ、ウサギ、ヒトにとって羊膜卵は共有祖先形質であるが、毛をもつことはヒトとウサギだけの共有派生形質である。しかし羊膜類を1つの群として捉えるなら、羊膜卵は魚に見られない共有派生形質である。これらの用語は、系統樹を作る際にクレードを区別するのに役立つ。
Choosing the Right Relationships正しい関係を選ぶ
Imagine being the person responsible for organizing all department store items properly—an overwhelming task. Organizing the evolutionary relationships of all life on Earth proves much more difficult: scientists must span enormous blocks of time and work with information from long-extinct organisms. Trying to decipher the proper connections, especially given the presence of homologies and analogies, makes the task of building an accurate tree of life extraordinarily difficult. Add to that advancing DNA technology, which now provides large quantities of genetic sequences for researchers to use and analyze. Taxonomy is a subjective discipline: many organisms have more than one connection to each other, so each taxonomist will decide the order of connections.
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百貨店の全商品を正しく整理する責任者になったと想像しよう。圧倒されるような仕事である。地球上のすべての生命の進化的関係を整理する仕事は、はるかに難しい。科学者は膨大な時間の隔たりを越え、大昔に絶滅した生物の情報を扱わなければならない。相同と相似が存在することを考慮しながら正しいつながりを読み解くため、正確な生命の樹を作る仕事は非常に難しくなる。そこへ、進歩し続けるDNA技術も加わる。研究者が使用し分析できる、大量の遺伝子配列を提供するからである。分類学は主観を伴う学問分野である。多くの生物は互いに複数のつながりをもつため、各分類学者がそのつながりの順序を決める。
To aid in the tremendous task of describing phylogenies accurately, scientists often use the concept of maximum parsimony, which means that events occurred in the simplest, most obvious way. For example, if a group of people entered a forest preserve to hike, based on the principle of maximum parsimony, one could predict that most would hike on established trails rather than forge new ones.
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系統を正確に記述するという膨大な仕事を助けるため、科学者は最節約性の概念をよく使う。これは、出来事が最も単純で明白な形で起こったと考えることである。たとえば、ある集団がハイキングのために森林保護区に入ったなら、最節約性の原理に基づいて、大半の人は新しい道を切り開くより、既存の道を歩くだろうと予測できる。
For scientists deciphering evolutionary pathways, the same idea is used: the pathway of evolution probably includes the fewest major events that coincide with the evidence at hand. Starting with all of the homologous traits in a group of organisms, scientists look for the most obvious and simple order of evolutionary events that led to the occurrence of those traits.
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進化の道筋を読み解く科学者も、同じ考えを使う。進化の道筋は、手元の証拠と一致する主要な出来事の数が最も少ないものだろう、と考えるのである。生物群のすべての相同形質を出発点に、その形質の出現をもたらした進化的な出来事の、最も明白で単純な順序を探す。