プリンキピア

第27章動物の多様性への導入

Section Summary節のまとめ

Animals constitute an incredibly diverse kingdom of organisms. Although animals range in complexity from simple sea sponges to human beings, most members of the animal kingdom share certain features. Animals are eukaryotic, multicellular, heterotrophic organisms that ingest their food and usually develop into motile creatures with a fixed body plan. A major characteristic unique to the animal kingdom is the presence of differentiated tissues, such as nerve, muscle, and connective tissues, which are specialized to perform specific functions. Most animals undergo sexual reproduction, leading to a series of developmental embryonic stages that are relatively similar across the animal kingdom. A class of transcriptional control genes called Hox genes directs the organization of the major animal body plans, and these genes are strongly homologous across the animal kingdom.
動物はきわめて多様な生物の界を構成する。単純なカイメンからヒトまで複雑さに幅があるが、大部分は共通の特徴をもつ。真核・多細胞・従属栄養の生物であり、食物を取り込み、通常は定まった体制をもつ運動性の生物へ発達する。動物界に特有の主要な特徴は、神経、筋、結合組織など、特定の機能に特殊化した分化組織である。多くは有性生殖をし、動物界で比較的よく似た一連の胚発生段階を経る。Hox遺伝子という転写制御遺伝子群が基本的な体制の構成を指示し、動物界を通じて高い相同性をもつ。

Visual Connection Questions図を使った問題

Exercises 1練習問題 1
Exercise 1問題 1
Figure 27.5 If a Hox 13 gene in a mouse was replaced with a Hox 1 gene, how might this alter animal development?
図27.5　マウスのHox 13遺伝子をHox 1遺伝子に置き換えると、発生はどのように変わりうるか。
Solution解き方
Figure 27.5 The animal might develop two heads and no tail.
図27.5　二つの頭をもち、尾のない動物になる可能性がある。

Review Questions確認問題

Exercises 2–4練習問題 2–4
Exercise 2問題 2
Which of the following is not a feature common to most animals?
大部分の動物に共通する特徴ではないものはどれか。
  1. development into a fixed body plan
    定まった体制への発生
  2. asexual reproduction
    無性生殖
  3. specialized tissues
    特殊化した組織
  4. heterotrophic nutrient sourcing
    従属栄養による栄養の獲得
Solution解き方
B
B
Exercise 3問題 3
During embryonic development, unique cell layers develop into specific groups of tissues or organs during a stage called ________.
胚発生では、特有の細胞層が特定の組織群や器官へ発達する。その段階を________という。
  1. the blastula stage
    胞胚期
  2. the germ layer stage
    胚葉期
  3. the gastrula stage
    原腸胚期
  4. the organogenesis stage
    器官形成期
Solution解き方
C
C
Exercise 4問題 4
Which of the following phenotypes would most likely be the result of a Hox gene mutation?
Hox遺伝子の変異によって最も生じやすい表現型はどれか。
  1. abnormal body length or height
    異常な体長または身長
  2. two different eye colors
    左右で異なる眼の色
  3. the contraction of a genetic illness
    遺伝性疾患の発症
  4. two fewer appendages than normal
    付属肢が正常より二本少ない
Solution解き方
D
D

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 5–7練習問題 5–7
Exercise 5問題 5
Why might the evolution of specialized tissues be important for animal function and complexity?
特殊化した組織の進化は、動物の機能と複雑さにとってなぜ重要だと考えられるか。
Solution解き方
The development of specialized tissues affords more complex animal anatomy and physiology because differentiated tissue types can perform unique functions and work together in tandem to allow the animal to perform more functions. For example, specialized muscle tissue allows directed and efficient movement, and specialized nervous tissue allows for multiple sensory modalities as well as the ability to respond to various sensory information; these functions are not necessarily available to other nonanimal organisms.
特殊化した組織が発達すると、各組織が独自の機能を担い、協働してより多くの機能を実行できるため、解剖学的構造と生理機能が複雑になる。例えば筋組織は方向の定まった効率的な運動を可能にし、神経組織は複数の感覚様式と、多様な感覚情報に応じる能力を可能にする。これらは、動物以外の生物が必ずしももつ機能ではない。
Exercise 6問題 6
Describe and give examples of how humans display all of the features common to the animal kingdom.
ヒトが動物界の共通特徴をすべて示すことを、例を挙げて説明しなさい。
Solution解き方
Humans are multicellular organisms. They also contain differentiated tissues, such as epithelial, muscle, and nervous tissue, as well as specialized organs and organ systems. As heterotrophs, humans cannot produce their own nutrients and must obtain them by ingesting other organisms, such as plants, fungi, and animals. Humans undergo sexual reproduction, as well as the same embryonic developmental stages as other animals, which eventually lead to a fixed and motile body plan controlled in large part by Hox genes.
ヒトは多細胞生物であり、上皮、筋、神経などの分化した組織と、特殊化した器官・器官系をもつ。従属栄養生物なので自分で栄養をつくれず、植物、菌類、動物などを食べて得なければならない。有性生殖を行い、他の動物と同じ胚発生段階を経る。やがて、主としてHox遺伝子に制御された、定まった運動性のある体制になる。
Exercise 7問題 7
How have Hox genes contributed to the diversity of animal body plans?
Hox遺伝子は、動物の体制の多様性にどのように寄与してきたか。
Solution解き方
Altered expression of homeotic genes can lead to major changes in the morphology of the individual. Hox genes can affect the spatial arrangements of organs and body parts. If a Hox gene was mutated or duplicated, it could affect where a leg might be on a fruit fly or how far apart a person’s fingers are.
ホメオティック遺伝子の発現が変わると、個体の形態は大きく変化しうる。Hox遺伝子は器官や体の各部分の空間的な配置に影響する。変異や重複が起これば、ショウジョウバエの脚が生える位置や、ヒトの指どうしの間隔が変わる可能性がある。
blastula
胞胚
16–32 cell stage of development of an animal embryo
動物の胚発生における16〜32細胞の段階。
body plan
体制
morphology or defining shape of an organism
生物の形態、またはその生物を特徴づける形。
cleavage
卵割
cell divisions subdividing a fertilized egg (zygote) to form a multicellular embryo
受精卵（接合子）を細分し、多細胞の胚を形成する細胞分裂。
gastrula
原腸胚
stage of animal development characterized by the formation of the digestive cavity
消化腔の形成を特徴とする、動物の発生段階。
germ layer
胚葉
collection of cells formed during embryogenesis that will give rise to future body tissues, more pronounced in vertebrate embryogenesis
胚発生中に形成され、後に体の組織を生じる細胞の集合。脊椎動物の胚発生では、より明瞭にみられる。
Hox gene
Hox遺伝子
(also, homeobox gene) master control gene that can turn on or off large numbers of other genes during embryogenesis
ホメオボックス遺伝子ともいう。胚発生中に、多数の他の遺伝子をオン・オフできる主制御遺伝子。
organogenesis
器官形成
formation of organs in animal embryogenesis
動物の胚発生における器官の形成。