プリンキピア

第43章動物の生殖と発生

The Evolution of Reproduction生殖の進化

Once multicellular organisms evolved and developed specialized cells, some also developed tissues and organs with specialized functions. An early development in reproduction occurred in the Annelids. These organisms produce sperm and eggs from undifferentiated cells in their coelom and store them in that cavity. When the coelom becomes filled, the cells are released through an excretory opening or by the body splitting open. Reproductive organs evolved with the development of gonads that produce sperm and eggs. These cells went through meiosis, an adaptation of mitosis, which reduced the number of chromosomes in each reproductive cell by half, while increasing the number of cells through cell division.
英語のヒント
多細胞生物が進化し、特殊化した細胞を発達させると、特殊な機能をもつ組織や器官を発達させたものも現れた。生殖に関する初期の発達は、環形動物で起こった。これらの生物は体腔内の未分化な細胞から精子と卵を作り、それを体腔内に蓄える。体腔がいっぱいになると、排出孔から、または体が裂けることによって、細胞が放出される。精子と卵を作る生殖腺の発達とともに、生殖器官が進化した。これらの細胞は、有糸分裂が変化した減数分裂を行うようになった。減数分裂は、細胞分裂によって細胞数を増やすと同時に、各生殖細胞の染色体数を半分に減らした。
Complete reproductive systems were developed in insects, with separate sexes. Sperm are made in testes and then travel through coiled tubes to the epididymis for storage. Eggs mature in the ovary. When they are released from the ovary, they travel to the uterine tubes for fertilization. Some insects have a specialized sac, called a spermatheca, which stores sperm for later use, sometimes up to a year. Fertilization can be timed with environmental or food conditions that are optimal for offspring survival.
英語のヒント
昆虫では、雌雄が分かれた完全な生殖系が発達した。精子は精巣で作られ、巻いた管を通って精巣上体へ移動し、蓄えられる。卵は卵巣で成熟する。卵巣から放出されると、受精のために卵管へ移動する。一部の昆虫には、受精嚢という特殊な袋があり、後で使う精子を蓄える。保存期間は、ときに1年に及ぶ。受精の時期は、子の生存に最適な環境条件や餌の条件に合わせることができる。
Vertebrates have similar structures, with a few differences. Non-mammals, such as birds and reptiles, have a common body opening, called a cloaca, for the digestive, excretory and reproductive systems. Coupling between birds usually involves positioning the cloaca openings opposite each other for transfer of sperm. Mammals have separate openings for the systems in the female and a uterus for support of developing offspring. The uterus has two chambers in species that produce large numbers of offspring at a time, while species that produce one offspring, such as primates, have a single uterus.
英語のヒント
脊椎動物も似た構造をもつが、いくつか違いがある。鳥類や爬虫類など哺乳類以外の動物では、消化系、排出系、生殖系に共通の開口部である総排出腔がある。鳥類の交尾では通常、精子を移すために互いの総排出腔の開口部を向かい合わせる。哺乳類の雌は、各系に別々の開口部をもち、発育する子を支える子宮ももつ。一度に多くの子を産む種では子宮に2つの部屋があるが、霊長類など1頭ずつ産む種では、子宮は1つである。
Sperm transfer from the male to the female during reproduction ranges from releasing the sperm into the watery environment for external fertilization, to the joining of cloaca in birds, to the development of a penis for direct delivery into the female’s vagina in mammals.
英語のヒント
生殖時に雄から雌へ精子を移す方法には、体外受精のために精子を水中へ放出するものから、鳥類のように総排出腔を接触させるもの、哺乳類のように雌の膣へ直接送り込む陰茎を発達させたものまである。

Section Summaryこの節のまとめ

Sexual reproduction starts with the combination of a sperm and an egg in a process called fertilization. This can occur either outside the bodies or inside the female. Both methods have advantages and disadvantages. Once fertilized, the eggs can develop inside the female or outside. If the egg develops outside the body, it usually has a protective covering over it. Animal anatomy evolved various ways to fertilize, hold, or expel the egg. The method of fertilization varies among animals. Some species release the egg and sperm into the environment, some species retain the egg and receive the sperm into the female body and then expel the developing embryo covered with shell, while still other species retain the developing offspring through the gestation period.
有性生殖は、受精という過程で精子と卵が結合することから始まる。体外で起こる場合と、雌の体内で起こる場合があり、どちらにも利点と欠点がある。受精した卵は、雌の体内でも体外でも発生できる。体外で発生する卵は、通常、保護する覆いをもつ。動物の体の構造は、卵を受精させ、保持し、または体外へ出すさまざまな方法を進化させてきた。受精の方法は動物によって異なる。卵と精子を環境中へ放出する種もあれば、卵を保持し、雌の体内に精子を受け入れた後で、殻に覆われた発生中の胚を体外へ出す種もある。さらに、妊娠期間を通じて発育中の子を体内に保持する種もある。

Review Questions確認問題

Exercises 7–9練習問題 7–9
Exercise 7問題 7
External fertilization occurs in which type of environment?
体外受精は、どのような環境で起こるか。
  1. aquatic
    水中
  2. forested
    森林
  3. savanna
    サバンナ
  4. steppe
    ステップ
Solution解き方
A
A
Exercise 8問題 8
Which term applies to egg development within the female with nourishment derived from a yolk?
卵黄から栄養を得ながら、雌の体内で卵が発生することを何というか。
  1. oviparity
    卵生
  2. viviparity
    胎生
  3. ovoviviparity
    卵胎生
  4. ovoparity
    ovoparity
Solution解き方
C
C
Exercise 9問題 9
Which term applies to egg development outside the female with nourishment derived from a yolk?
卵黄から栄養を得ながら、雌の体外で卵が発生することを何というか。
  1. oviparity
    卵生
  2. viviparity
    胎生
  3. ovoviviparity
    卵胎生
  4. ovovoparity
    ovovoparity
Solution解き方
A
A

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 10–11練習問題 10–11
Exercise 10問題 10
What are the advantages and disadvantages of external and internal forms of fertilization?
体外受精と体内受精には、それぞれどのような利点と欠点があるか。
Solution解き方
External fertilization can create large numbers of offspring without requiring specialized delivery or reproductive support organs. Offspring develop and mature quickly compared to internally fertilizing species. A disadvantage is that the offspring are out in the environment and predation can account for large loss of offspring. The embryos are susceptible to changes in the environment, which further depletes their numbers. Internally fertilizing species control their environment and protect their offspring from predators but must have specialized organs to complete these tasks and usually produce fewer embryos.
体外受精では、精子を送り込む特殊な器官や、生殖を支える器官を必要とせずに、多数の子を作れる。体内受精する種に比べて、子の発育と成熟も速い。欠点は、子が外の環境にさらされ、捕食によって多数が失われ得ることである。胚は環境の変化の影響を受けやすく、その数がさらに減る。体内受精する種は、胚の環境を調節し、捕食者から子を守れるが、そのための特殊な器官を備えなければならず、通常は生じる胚の数も少ない。
Exercise 11問題 11
Why would paired external fertilization be preferable to group spawning?
つがいで行う体外受精が、集団での放卵・放精より好ましいと考えられるのはなぜか。
Solution解き方
Paired external fertilization allows the female to select the male for mating. It also has a greater chance of fertilization taking place, whereas spawning just puts a large number of sperm and eggs together and random interactions result in the fertilization.
つがいでの体外受精では、雌が交配する雄を選べる。また、受精が起こる可能性も高い。一方、集団での放卵・放精では、多数の精子と卵が一緒に放出されるだけで、偶然の出会いによって受精が起こる。
cloaca
総排出腔
common body opening for the digestive, excretory, and reproductive systems found in non-mammals, such as birds
鳥類など哺乳類以外の動物に見られる、消化系、排出系、生殖系に共通の体の開口部。
external fertilization
体外受精
fertilization of egg by sperm outside animal body, often during spawning
動物の体外で精子が卵を受精させること。多くは放卵・放精の際に起こる。
internal fertilization
体内受精
fertilization of egg by sperm inside the body of the female
雌の体内で精子が卵を受精させること。
oviparity
卵生
process by which fertilized eggs are laid outside the female’s body and develop there, receiving nourishment from the yolk that is a part of the egg
受精卵が雌の体外へ産み出され、卵の一部である卵黄から栄養を受け取りながら、そこで発生する過程。
ovoviviparity
卵胎生
process by which fertilized eggs are retained within the female; the embryo obtains its nourishment from the egg’s yolk and the young are fully developed when they are hatched
受精卵が雌の体内に保持される過程。胚は卵黄から栄養を得て、孵化するときには子が十分に発育している。
spermatheca
受精嚢
specialized sac that stores sperm for later use
後で使う精子を蓄える特殊な袋。
viviparity
胎生
process in which the young develop within the female, receiving nourishment from the mother’s blood through a placenta
子が雌の体内で発育し、胎盤を通じて母親の血液から栄養を受け取る過程。