しっぽ状3

2017年07月17日 12時58分48秒 | マーロックの雑記

                    バタ タ

                                                ァァァァ  ・・・・・

風でシートが波・・・

雨雲の向こう、太陽が出ている。

あまり明るくないけど、大型ドローンが飛んでいる。

荒野には、すでに大きな池がいくつもある。

このまま雨が続けば、また全体が水没するかもしれない。

     ボョ

必要ないんだけど、クラゲ傘を開いて置いてある。

風で飛ばないように、手すり倒木にロープでつないでる。

「♪」

黒猫が中に入って、内側から透明な傘を押してる。

たのしいらしい。

ドローンの映像が映っているタブレットを置く。

強くは降らないけど、雨が続いてる。

       ポタ タ

                                                    ゥゥゥゥ  ・・・・・

酸素発生型の光合成生物によって遊離酸素が増え、大型の生物が進化したと思われる。

私たち脊索動物は、新口動物という動物界の大きなグループに属している。

旧口動物との共通祖先から分かれた私たちの祖先は、カンブリア紀の数千万年前にヒトデの祖先たちと進化の道を分かれる――おそらく5.7億年前ごろで、私たちの2.8億世代前の祖先。

ヒトデやウニ、ナマコなどは棘皮動物門に属し、彼らはその後で水腔動物と別れる。

ほとんどの動物は左右相称なのだけど、ほとんどの棘皮動物は放射相称。

私たちとの共通祖先はおそらく左右相称動物だったと思われるので、別れた後に放射相称性を進化させたと考えられている――棘皮動物は6000の現生種があり、砂を掘り進むためにある程度の左右相称性を再進化させたものもいる。

動物はほとんどが血液を持っていて、筋肉を使って運動する。

ヒトデ達は血液の代わりに水管系を持ち、筋肉もあるけど、海水の圧力を利用して動き回る――管足が足に沿って数百本あり、水圧で伸ばして後端から圧を抜いて緩めて動く。

ヒトデの様に管足で体を引きずるよに動くのもいるけど、漕いで移動するのもいる。

動物の大半は昆虫などの旧口動物なので、棘皮動物も私たち人から見れば少ないグループの仲間になる――棘皮動物と別れた後に進化した現生種は、全動物の4%ほど。

そのすぐ後で、私たちの祖先はホヤたちの祖先と進化の道を分かれる――ホヤ幼生の時は脊索動物の様に見えるけど、成体は石などに張り付いて脳を失い、海水を詰めた袋。

次に私たちから分かれていくのは、頭索動物と呼ばれるナメクジウオ類。

彼らは泳ぐ――砂に埋もれていることが多いようだけど。

脳と言うには小さすぎる神経のふくらみと、食べ物をこし取る鰓裂がある――眼点もある。

ワームとは違い、ナメクジウオはどちらかというと魚に似てる。

私たちとの共通祖先が生きていたのは、5.6億年前で2.7億世代前の祖先だと思われる――けど、誤差は大きい。

共通祖先はたぶん、現生のナメクジウオに似ていたのではないかと考えられている――ナメクジウオたちも私たちと同じ時間だけ進化しているけど、その構造があまり変化していないのだと思われる。

鰓裂はフィルターの様にして食べ物の粒子を得るためのもので、呼吸のための鰓は後で進化したと思われる。

その次に私たちの祖先から分かれていくのはヤツメウナギなどの無顎類で、脊椎動物に含まれている。

異論はあるものの、現生の無顎類はすべてこの時の共通祖先から分かれた後に進化した。

共通祖先が生きていたのはカンブリア紀の初期、およそ5.3億年前で2.4億世代前の祖先――温かい海に住んでいたと思われる。

無顎類はそのほとんどが絶滅しているけど、1億年以上後のデボン紀には硬い骨質で体を守る甲皮類が数を増やした――甲皮類はヤツメウナギとの共通祖先の後で、私たちの祖先から分かれたと思われているけど、すでに絶滅している。

おそらく無顎類から進化した、さらに守りを強くした板皮類は顎と四肢を持っていた――すべて絶滅している。

デボン紀には、これまでで最も大きな節足動物であるウミサソリ類がいた。

体長が2mを超すものもいて、おそらく毒針は持っていなかったけど、デボン紀の魚たちに硬い体を進化させた原因のひとつだったと思われる。

私たちはヘモグロビンを使って、酸素をそれぞれの細胞に届ける。

ヘモグロビンは、αグロビンとβグロビンというタンパク鎖がそれぞれ2本ずつ、4本絡まってできている――それぞれ、141個と146個のアミノ酸でできている。

人のαグロビンのクラスターは11番染色体に、βグロビンは16番染色体にある。

αのクラスターには7つの遺伝子があり、4つは欠陥があって翻訳されることはなく、2つのαグロビンは成人で使われ、1つは胚の時に使われるものでゼータ…ζグロビンと呼ばれる――βクラスターには6つ遺伝子があって、1つは胚で使われる。

塩基配列の分析によって、これらがみな同じ遺伝子ファミリーであることが示されている――祖先となるグロビン遺伝子が何度か重複して、十数種類のグロビン遺伝子に分かれて行ったと考えられる。

ブタもフクロウも、トカゲも、グロビン遺伝子が同じように並んでいる。

調べられた限りでは、現生種ではナツメウナギたち無顎類のみが脊椎動物でαグロビンとβグロビンの分離を持っていない――それ以外の脊椎動物は、2つのクラスターを持っている。

おそらく、無顎類と別れた後にそれ以外の脊椎動物の祖先が、遺伝子重複を起こした――それによって、αとβに分離した。

                 ポタ

古生代、カンブリア紀の次に来るオルドビス紀に私たちの祖先は軟骨魚類の祖先と進化の道を分かれる。

およそ4.6億年前、私たちから2億世代ほど前の祖先になると思われる――この時期の海は、とても冷たかったと推定される。

軟骨魚類にはサメやエイが含まれている。

私たちは胚発生の際、すべての骨格は軟骨から始まる――成長に従って、主にリン酸カルシウムによる鉱物結晶で骨化していく。

関節などではずっと軟骨を使うけど、サメなどは歯以外では骨化しない――にも関わらず、私たちの体を嚙みちぎれるほど強い骨格を持つ。

この後で私たちの祖先と別れる硬骨魚類と違い、サメ達はウキブクロを持っていない。

なので水中のある深さに留まるためには、泳ぎ続ける必要がある――さらに、油分の多い大きな肝臓で浮力を補っている。

その皮膚は「楯鱗…じゅんりん」という鋭い鱗に覆われており、サメの歯はその楯鱗から進化した。

サメ類もエイ類は海で生きているけど、淡水に入り込むものもいる。

軟骨魚類の中でも奇妙な見た目のものは、多くがギンザメ類と呼ばれるグループに属する――ギンザメ類は楯鱗を持たず、鰓を覆う鰓蓋を持っている。

もう一つのグループに、サメ類とエイ類が含まれる――エイ類は、サメが平べったくなったもの。

ツラナガコビトザメの様な小型のものでも20cmくらいはあり、サメは基本的に大型。

最も大きなサメはジンベイザメで、大きなのだと体長12m、体重は12tに達する――クジラなどと同じように、プランクトンをろ過して食べる。

2300~500万年前の中新世に生きていたカルカロクレス・メガロドンは、平均してさらに大きかったと思われる――サメは歯以外が残りにくいのでそのサイズからの推定で、その大きな歯で狩りをしていただろう。

恐竜が栄えた中生代の1億年ほどをのぞき、サメは長い間海の食物連鎖の上位に位置している。

無顎類と進化を分かれた私たちの祖先が軟骨魚類と別れるころには、顎を持つ顎口類に進化していただろうと思われる――顎は、鰓の骨格が一部変形して進化した。

              ボョ

寒かったオルドビス紀が終わり、次のシルル紀の最初の頃に私たちの祖先は条鰭類と別れる――まだ、南極には氷冠が残っていたと思われる。

4.4億年前、1.95億世代前の祖先だと推定される。

条鰭類は知られているだけで2.6万種を超え、その多くは硬骨魚類で2.3万種以上が発見されている――ほかにも、チョウザメ類やヘラチョウザメ類などが含まれる。

硬骨魚類は、水中であれば様々な環境に適応している――酸性河川や塩湖、極地のつめたい海から熱泉まで広く繁栄している。

条鰭というのは、鰓に扇の様な骨があることに由来する。

それを、主に胴の筋肉で動かす。

魚は多くが似た形をしている。

広い海を泳ぐのに、それが適した形だから。

だけど必要があれば、リーフィー・シードラゴンの様に海藻みたいな形にも進化する――海藻の中にいれば、存在が分かりにくい。

細長いヘコアユは、頭を下に向けて泳ぐ――集団で。

水平方向に泳いでいるのだけど、体が垂直になっている。

集団でこれをやると海藻のゆらゆらに似てもいるし、ヘコアユがよく隠れ家にするウニのトゲに似てもいる。

下向きで泳ぐのは意図したもので、襲われたときは普通の魚みたいに泳いでサッと逃げる。

クロシギウナギはひょろ長く、ハチドリのクチバシみたいな顎は先っぽが互いに離れるように曲がっている。

こうした深海魚は大きく変形した形のが多くいて、フクロウナギは顎が体よりも大きく、自分より大きなものをたべる――近縁のフウセンウナギなども同じで、フクロウナギとフウセンウナギは、尾鰭の先端を光らせて獲物をおびき寄せる。

オニボウズギスやマンボウも、多くの魚に比べると変形している。

硬骨魚類はウキブクロ…鰾を持っており、サメたちと違って力を使わずに水中のある深さにとどまることができる――底生魚の様に後からウキブクロを失った一部の種をのぞいて、すべての硬骨魚類が持っている。

このため、水中でジッとして狩りの機会を待つことができる。

ウキブクロには空気が詰まっていて、中の分子を血液に吸収したり放出したりして浮力を調整する――浮沈子の様に力を加えて圧力を変えるのではなく、血液を通じて分子数を変えることで調節する。

一部の種ではウキブクロを鼓膜の様に利用するのもいる。

原始的な肺が変化して、ウキブクロになったと思われる――まだ呼吸に使っているものもいる。

陸上に出るより前に空気呼吸は進化していたと思われ、硬骨魚類ではそれを新たな機能に利用したように思われる。

酸素の乏しい沼で生きている硬骨魚類は、十分な量の酸素が得られないので水面に出て空気呼吸する――硬骨魚類で私たちの肺に相同なのはウキブクロで、彼らは別ルートで空気呼吸を再進化させた。

鰓のある鰓腔に空気を入れる場所があり、血管が詰まっている。

キノボリウオは水から出ても数日は生きられ、生息地が干上がったらもぞもぞ歩いて別の場所を探す。

トビハゼ類には、水中よりも陸上で過ごす方が多い種もいる――昆虫をたべてる。

胸鰓の筋肉が発達していて、それを腕の様にして歩く。

沼の魚と同じように鰓室に空気を送って呼吸するけど、皮膚からも酸素を入れる。

そのために皮膚は常に湿っている必要があり、乾燥しそうになると泥水などでゴロゴロして湿らせる――鰓腔は、水中から出る前に水でいっぱいにしておく。

目は頭の上の方にあるので、カエルの様に水中から水面の上を見ることもできる――乾燥に特に弱く、ぬれた鰓で目をこすったり眼窩に引っ込めて湿らせる。

エイ類は平たい魚で、お腹を下に向けたまま平べったくなっている。

だけど硬骨魚類の平たい魚は、体のどちらかの側面を下に向けて平べったくなっている。

底を向いた方の目はあまり役に立たないので、反対側に移動している。

         ――  スル

シルル紀後期、およそ4.25億年前にはシーラカンスが私たちの祖先から分かれて行った――1.9億世代前の祖先だと推定される。

このころ植物が陸上に移動を始め、海中ではサンゴ礁が拡大を始めていた。

シーラカンス類は最初化石で発見され、恐竜よりも前に絶滅していたと思われていた。

ところが79年前、アフリカのトロール漁船ネリーヌ号が生きたシーラカンスを引き上げた。

船長のハリー・グーセンは博物館の学芸員だったマージョリー・コートネイ・ラティマ―と友達だった。

変なのがいると彼女のために別にしておくのが習慣になっていて、新年を迎える10日前に魚の山の中からシーラカンスが発見された――体長は約1.5mで薄紫色、虹色に輝く銀の模様があったという。

コートネイ・ラティマ―はそれをスケッチし、魚類学者のJ.L.b.スミスに送る。

現地に行くのが遅れたので剥製にされたものを最初に見た様だけど、すぐにそれがシーラカンスだと分かった――ホルマリン瓶には大きくて入らなかったから、ホルマリンに浸けた布でくるんだりしていたけど腐敗して来たので剥製になった。

スミスはこのシーラカンスにラティメリアという学名を与えた――ラティマ―にちなむ。

その後、もう一種のシーラカンスが発見された。

条鰭類の鰓と違って、シーラカンスは鰭に肉質部があって肉鰭類と呼ばれる。

鰭のなかに筋肉があるので、それだけで動かすことができる――のちに、私たちの腕や足に進化する。

絶滅した肉鰭類もいるけど、現生のシーラカンスとの分岐が最も早かったと思われる。

                 ボョ ョ

4.17億年ほど前、シルル紀が終わってデボン紀が始める頃に肺魚との分岐があったと思われる――1.85億世代前の祖先と推定される。

現生の肺魚は6種知られていて、シーラカンスと同じような肉質の鰭を持つ――1種は肺が1つ、他は肺が2つある。

その後、私たちの祖先は四肢類へと進化する。

四肢類と別れた後、肺魚類は急速に変化を始めるけど、この2億年ほどはあまり姿を変えていないと思われる。

解剖学的特徴や生活様式に変化があまりなかったとしても、DNAの塩基配列は大きく変化している――私たちと同じ時間だけ、進化している。

DNAの進化速度は常に一定ではなく、形態的な変化と必ず相関するわけでもない。

―――シーラカンスやカブトガニ、肺魚にシャミセンガイなどは生きた化石と呼ばれることが多い。

カブトガニはカニではなく三葉虫に似ていて、独自のグループになる。

シャミセンガイはランプ貝とも呼ばれ、見た目はその祖先である4億年前の化石種にそっくり―――

木は、ある季節に別の季節よりも大きく成長する。

そのため年輪ができ、年によっても成長が変わるからその連続パターンを年代測定の指標にできる。

様々な年輪のパターンはカタログになっていて、例えば沈没船の木材の年輪を対応させて年代を決定できる。

堆積層も同じように利用することができ、海底などからコアサンプルを抜き取って調べる。

火成岩が冷えて凝固する際、分子が地球の磁気に沿って石化する。

地磁気はよく反転し、地磁気の北極と南極が変わる――過去1000万年では、282回起きている。

反転には数千年がかかるけど、地質学的には急な変化で、反転中に2つ以上の南極や北極が現れることもある。

こうした特徴的なパターンも、年代測定に使える――地磁気が変化する期間は一定ではないから、放射性同位体を利用した年代測定も必要になる。

中央海嶺から東西に伸びる岩石の磁気パターンを調べれば、東西で鏡像のようになっている――プレートの移動速度が同じではないから、それぞれの距離は異なる。

大陸の分断などに関する年代は、こうしたパターンからかなり正確に知ることができる。

                       ボョ

6億年前ごろに終わった最後の全地球凍結の頃、ロディニア大陸が分裂を始める――ほとんどの陸地が集まった超大陸だったと考えられていて、おそらく赤道付近にあった。

カンブリア紀を迎え、多様な多細胞生物が進化した。

オルドビス紀、シルル紀、デボン紀を経て、石炭紀を迎える――3.6~3億年前。

分裂した大陸は再び衝突を続け、次のペルム紀に向けて超大陸パンゲアを形成することになる。

この1500万年前頃に、大型の木本植物が現れる――最初の樹木で、これによって高台なども植物に覆われるようになる。

大型の植物を支えるのは、リグニンという強度の高いポリマー――動物はコラーゲンを使っている。

より複雑な構造を進化させた高等植物は、細胞をセルロースという多糖の壁で覆い、それらをリグニンで固めている――こうした構造を細胞間マトリックスと呼び、リグニンはセメントの様に丈夫でしかもしなやかなマトリックスをつくる。

紙をつくるにはリグニンをかなり除く必要があって、それに時間と経費がかかる。

企業がこの手間を省くためにリグニンを減らした木を育てようとしたけど、失敗した――リグニンを減らした木は発育不良で、わずかな風で倒れて役に立たなかった。

フェノールと酸素の反応でリグニンがつくられると、生体ポリマーの中では最も分解しにくい物質となる――現在の微生物でも、リグニンを分解してエネルギーを得るのは困難。

当時の湿潤な気候や広大な氾濫原は、沼沢地での石炭形成に理想的な環境だった――酸素の少ない水中などで分解されなかった植物が泥炭になり、やがて地中に埋まって石炭になる。

そして現れたばかりのリグニンの分解が今以上に低率だったことが合わさって、例外的な速さで石炭が形成されていった――この地層には石炭がたくさんで、それで石炭紀と呼ばれる。

大気中の酸素濃度を増やすには、有機炭素が埋蔵される必要がある。

したがって石炭紀には、酸素濃度は上昇し続けたと思われる。

炭素の埋蔵率と岩石の風化速度からの推定では、石炭紀と次のペルム紀初期にかけて、酸素濃度は35%に達した――それがペルム紀後期にかけて15%にまで下がり、分かっている中では最大の大量絶滅を引き起こすことになる。

植物はミトコンドリアによる呼吸とは別に、日光があたっているときのみ光呼吸も行う。

光呼吸も酸素を取り込んで二酸化炭素を放出するのだけど、エネルギーを得ることができず成長の邪魔をする。

光合成を支えるのは、リブロース1,5-ビスリン酸…RuBPカルボキシラーゼという酵素――したがって、私たちを含む多くの生命を支えている。

カルビンサイクルで二酸化炭素を取り込む酵素で、炭水化物を必要とする私たちにとって最も重要な酵素だとよく言われる。

触媒効率の悪い酵素で、おそらくそのために葉のタンパク質の50%を閉める――年間生産量は4000000000000kgと最も多いタンパク質で、二酸化炭素固定量は2桁近く多い…原油消費量はその1/15くらい。

多くの光合成生物は、葉緑体DNAがコードする大…Lサブユニット8個と核DNAがコードする小…Sサブユニット8個で構成される…L8S8形という――光合成細菌にはL2のものもいて、Lのコードは28%が同一で構造も似ている。

RuBPカルボキシラーゼは二酸化炭素を固定するけど、酸素が基質として二酸化炭素に競合する。

このため、RuBPカルボキシラーゼ/オキシゲナーゼとも呼ばれ、略してルビスコ…RuBisCOという。

酸素濃度が高いと、ルビスコをめぐる競合反応が光合成の効率を下げる。

さらに温度が高いと、光呼吸の割合は大きくなる。

現在の酸素濃度であっても、熱帯地域では植物の成長を4割くらい減少させている。

大半の樹木や農作物は、C3植物という――中湿で温暖な気候に適した植物で、二酸化炭素の濃度が900ppm程度まで光合成速度が増加する性質を持っている。

450ppm程度を境目に、C4植物の成長力が高まる――現在は400ppm程度。

C4植物は二酸化炭素濃度の低い大気条件に適応していて、高温で乾燥した気候でも高い光合成能力を発揮する――高温で乾燥する地域に適応したCAM植物もある。

それで、草原にはC4植物が多く分布していると考えられている――光合成による純一次生産が生態系を支えていて、草原はその気候の割りに純一次生産量が多い。

C3植物では特に光呼吸が問題となるけど、C4植物は光合成組織を区画化することで悪影響を最小限にしている――二酸化炭素をルビスコを含む区画に大量に放出することで、酸素との競合に勝ちやすくしている。

こうした差はあっても、植物にはほぼ普遍的に光呼吸が維持されている。

酸素濃度が低くて二酸化炭素濃度の高い環境で光合成が進化したのなら、光呼吸はそれほど影響はなかったと思われる。

このため、この時期にルビスコを必要とする経路が完成してしまったいう考えもある――たぶん違う。

農業生産においても、光呼吸による資源の浪費がある。

それで光呼吸をさせない遺伝子改変植物もつくられたけど、商業的には失敗している――十分な食料を得れない国で、生産性を向上させようとした。

こうした植物は、二酸化炭素濃度が高くて酸素濃度が低ければ成長できる――通常の空気では生き延びることができない。

おそらく光呼吸は、酸素の毒性から植物を守っている。

二酸化炭素の量が足りていない時に、吸収した光エネルギーによる光合成器官の酸化障害を防ぐためだと推測できる――二酸化炭素も酸素もない条件で葉細胞や葉緑体に強く光を当てると、不可逆的に光合成能が低下する。

酸素濃度が高いと、植物の成長は抑えられる。

そうすれば、炭素の埋蔵量も変化する。

デーヴィッド・ビアリングらは、現在の21%から35%まで、酸素濃度を上げながら様々な植物を育てた。

25℃では、大半の植物で生産性が低下した――18%も。

ただ、進化的に古いグループの植物は影響が少なかった――シダやイチョウ、ソテツなど石炭紀に進化したもので、落葉樹や灌木、穀物など現生植物最大のグループである顕花植物は、その後で進化する。

これらの植物は葉に気体を出し入れする気孔の数を増やして、二酸化炭素をより多く集められるようになっている。

この実験では、二酸化炭素を300~600ppmに増やしても植物の生長は低下しなかった――高まることもあった。

石炭紀の前のデボン紀には、二酸化炭素の濃度は3000ppmと高かったと思われる――そしてペルム紀の2.45億年前には300ppmにまで低下したと推定される。

石炭紀とペルム紀初期の高い酸素濃度は、おそらく熱帯域以外では植生に大きな影響を与えることができなかっただろうと推定されている。

沼沢地の微生物や光呼吸は、現在では酸素濃度を調節しているかもしれない。

だけど石炭紀の条件では、酸素濃度の上昇を鈍らせる程度しかできなかったと思われる――石炭紀の炭素埋蔵速度は他の時代の平均よりも600倍も速く、埋蔵した有機物の総量でも他の時代をはるかに凌ぐ量だったと確認されている。

そして光呼吸は、炭素の同位体のなかで炭素12を選択的に集める――炭素12が軽いから。

組織内に放出した二酸化炭素は葉から出る前に、再びルビスコによって取り込まれることもある。

炭素12は光呼吸の割合が多いとより濃縮され、酸素濃度が高いと光呼吸の割合は増える。

調べられたすべての植物で、酸素濃度が高くなると炭素12の濃縮率が高まる――特に石炭紀に進化した古いグループでは、選択性が高かった。

これらの実験を考慮した炭素同位体比の計算でも、石炭紀の酸素濃度は35%に達したと推定される。

石炭紀には虫などが大型化し、1mを超えるようなヤスデやサソリに、広げた足が50cmにもなるクモなどが現れた――現生の類縁種からすると、かなり巨大である。

50m近くにまで巨大化したヒカゲノカズラ類による森林もあった――現生のヒカゲノカズラはマンネンスギの様な草本性のもので、30cmを超すことは少ない。

こうした巨大化傾向は、高い酸素濃度によるものだと思われる。

そして私たちの祖先は、石炭紀の初期に両生類と分岐する。

                          ポチャ

昆虫は外骨格の小孔から、細い管…気管を通じて大気から直接空気を取り込む。

気管は枝分かれしていて、体のあちこちに酸素を届ける。

先の閉じた管だから、受動的な拡散に頼る場合、現在の大気中の酸素濃度では5mmを超えて有効性を発揮するのは難しい。

私たちの肺の細気管支も先の閉じた管なので、効率が悪い――力強い心臓やヘモグロビンを持っていてなお、激しく動くと酸素不足になる。

それに比べると、昆虫の気管はより原始的ではあっても効率はいい――ちなみに鳥類の肺は、空気の一方通行を可能にすることで非常に高い効率を達成している。

直接空気を取り込むので、細胞に入る直前まで溶液中に入る必要がない。

そして多くの昆虫はお腹をポンプの様に動かすことで、気管の換気をすることで酸素の運搬能力を高めている――私たちが肺で行うのと同じように。

このため気管が酸素を運ぶ能力は高く、飛翔性の昆虫はほぼ例外なく完全な好気性である――解糖に頼ることはない。

もし酸素濃度が下がれば、腹部を激しく動かすことで換気率を増加させることで代謝率は変わらない――同様の酸素を得続けるけど、換気率が上がるので水分喪失率が高くなる。

いくつかの昆虫は、低密度のヘリウムに5%だけの酸素でも飛ぶことができる――酸素を35%の濃度にしても、目に見える恩恵は無い様である。

トンボやバッタなどのいくつかの甲虫は、翅を羽ばたかせることで対流させて換気する方法をとっている。

より多く酸素を欲しい場合、羽ばたきを大きくするか頻度を増やすしかない。

腹部を使う場合に比べて、羽ばたく方がエネルギーの消費が速い。

トンボなどの様に羽ばたいて換気する昆虫は、酸素濃度の変化に影響されやすい。

酸素濃度が上昇すれば、活発に羽ばたかなくても飛ぶことができるし、同じ速度の羽ばたきならより大きな体を飛ばせる――トンボは高い酸素濃度だと代謝率が増す。

酸素濃度が35%に達した石炭紀では、トンボは巨大になった。

両生類は皮膚を通して拡散してくる酸素によって大きさが制限されていたので、石炭紀には5mになる両生類もいた――これらの両生類は、最古の足跡の化石を残している。

植物は、それを支える組織の厚さによって高さが制限される。

その厚さは、内部に酸素が達する必要性があるために制限される――したがって石炭紀には大きくなれる。

現代でも、同じような種でも地域によって大きさは変わる。

多くの生物が、水温の低い極地で大型化している。

酸素は水がつめたい方が良く溶ける――極地域の海は、熱帯域の海よりも2倍近く酸素が溶ける。

淡水の方が、海水よりもより溶ける。

ロイド・ペックは、甲殻類のヨコエビ類で体長と水の酸素飽和度の関係を調べた。

その結果、ほぼ直線の相関を得た――最大種は淡水湖であるバイカル湖だった。

こうした種は酸素濃度に影響を受けやすく、温度上昇によって絶滅する危険が高いと予想できる――その結果、食物連鎖にどのような影響がでるのかは予想が難しい。

                        

―――研究者は、ある祖先から進化した多くの種をまとめて分岐群…クレードと呼ぶ。

鳥類はクレードのひとつで、爬虫類は違う。

爬虫類のワニは、同じ爬虫類のカメよりも鳥により近縁である。

人から見て前進的と考えられる、類似の特徴を進化させた一群を分類階級…グレードと呼ぶ。

爬虫類はグレードで、鳥類を外しているので側系統と呼ばれる。

魚類もグレードで、硬骨魚類の他にシーラカンスやサメも含まれる――硬骨魚類はサメよりも人に近縁で、硬骨魚類よりもシーラカンスの方が人に近縁である。

魚類に含まれるのは魚っぽい動物だけで、私たちを外しているのでクレードではない――絶滅した化石種も含まれている。

ただ、イルカと絶滅した魚竜は魚っぽいけど魚類に含まれていはいなくて、グレードは厳密に定義することができない。

合衆国の研究者が使うハープというグレードは爬虫類と両生類を合わせたもので、這うという共通性でまとめただけのいい加減な分類である――非公式なもので、これを対象とする研究を「ハーペトロジー…Herpetology」という。

でも爬虫類という様な言い方は長く使われていて、今からその変更をするのは混乱を招くと思われる。

そしてクレードで統一するにしても、ある祖先から分かれたばかりの2つの種は、その後しばらくはよく似ていて交雑も可能であったと思われる――厳密に分岐論的に分けると、この2者を別々のクレードに分けることになる。

必ずしもそうではないかもしれないけど、爬虫類グレードを経て哺乳類グレードに至るという様な言い方ならできるかもしれない――哺乳類型爬虫類は、何度か栄えている―――

哺乳類と爬虫類と鳥類を合わせて、羊膜類と呼ぶ。

それに両生類を合わせて四肢類と呼ぶ――4本脚の動物と言う意味。

肺魚と分岐した私たちの祖先の肉鰭類は、陸に進出して四肢類の祖先となる――現生の陸生脊椎動物すべての共通祖先となる。

そして3.4億年前の石炭紀初期、羊膜類と両生類が分岐する――私たちからみると、1.75億世代前の祖先になる。

この頃の地球の陸は、2つの大陸と、それより小さないくつかの陸に分かれていた――海に沈んでいた現在の陸地部分まで考慮すると、環状にすべての陸地が集まったような状態。

赤道上に、半分以上が北半球に広がったローラシア大陸があり、南半球に横に長く広がったゴンドワナ大陸があった。

南極には氷冠が形成され始めていて、石炭紀を通じて成長していく。

やがて2つの大陸が衝突して、ほとんどの陸地が集まったパンゲア大陸を形成する。

四肢類の共通祖先は、おそらくサンショウウオに似ていた――4つの脚にはそれぞれ5本の指があったと思われる。

まだ魚だった頃、私たちの祖先達が棲んでいた池などは干上がることがあったかもしれない――水草のために棲めなくなる場合もあっただろう。

そんな時に陸上を移動して、別の水中まで行ければ生き延びることができる。

陸上生活は、最初は陸に上がるためではなく水に戻るために進化したのかもしれない――キノボリウオの様に。

その後、食べ物を求めて陸を移動するようになったのかもしれない。

硬骨魚類のトビハゼ類の中には、水中より陸での生活の方が多いものもいて、昆虫やクモをたべている。

私たちの祖先も似たような恩恵を得ていてかもしれない――すでにクモや昆虫は陸上にいたから、最初から食べ物を求めたのかもしれない。

           ポタ

ここで分岐した両生類の祖先は、石炭紀の内にアシナシイモリ類とカエル類…無尾目とサンショウウオ類に分岐する。

アシナシイモリ類はぬるぬるしていて、脚がなくて地中か水中で生活している――ミミズっぽくて、祖先である四肢類が持っていた肩帯と腰帯の痕跡も残っていない。

椎骨が最大で250個もあり、肋骨の数も増やして長い体を支えている――カエルは12個。

尾は短くなっていて、もし後ろ脚があれば体の後端ギリギリに出てくることになる――絶滅種に、そういうのもいる。

カエル類は幼生では尾を持つけど、成体では尾が無くなる。

サンショウウオ類は幼生でも成体でも尾があって、両生類の祖先の化石に似ている――尾の水かきみたいなのが無くなって、成体の尾は断面がより丸くなる。

多くの両生類は水中で繁殖するけど、羊膜類はクジラやジュゴンなど水中生活に再適応したものをのぞいて陸上で繁殖する。

そして羊膜類は、体内から直接産み落とすか卵で産むかの差はあるけど、胚はそれ専用の水に浮いている。

両生類の胚は、池など天然の水に浮かんでいることがほとんどである。

陸上で繁殖する場合でも、様々な工夫で水分を保とうとする――分泌した液を泡立たせて、それを巣にしたりする。

一部のカエルは、オタマジャクシを背中の皮膚で守って育てる胎生を進化させている――数種いて、それぞれ独立に進化したと考えられる。

ダーウィンハナガエルのオスは、受精させた卵を飲み込む。

それは腸には行かず、鳴き声を増幅する共鳴器である鳴嚢に収まる。

そこで発生し、オタマジャクシにはならずに小カエルとなって吐き出される。

ほぼ水を通さない羊膜類の皮膚と違い、ほとんどの両生類の皮膚は水の蒸発を許す――蒸発率は、同じ地域の湖などとほぼ同じだと予想できる。

これにも例外はあって、砂漠にすむカエルたちは、たまにある大雨の時に水を詰め込んだまゆをつくって、長い間その中に閉じこもる――7年その状態で生きたという報告もある。

海水中で生きる両生類はいなくて、このため大きな陸地から離れた島にはめったにカエルがいない――オタマジャクシを経ずに成体で生まれてくる2種のカエルは、通常より耐塩性が強く、島伝いに移動していた可能性がある。

カエルは南極以外の大陸で生活していて、おそらく陸が分断される前からそこにいた。

―――サンショウウオやカエルの幼生は、オタマジャクシ。

オタマジャクシは水生で、やがて変態と呼ばれる過程を経て成体になる。

アホロートルというサンショウウオは幼生の姿のまま成体になり、水中から出ることなく繁殖する。

ニュートと総称されるサンショウウオ類の幼生は、成体になると陸で数年過ごす。

だけどその後、再び水生に戻って繁殖する――水中で繁殖するので、陸生活の状態を成体と呼ぶべきなのか分からない。

ただニュートはアホロートルとは違い、空気を吸うために水面に浮上する必要がある――尾の水かきは戻るけど、鰓は取り戻さない。

わざわざ一度陸生になるのは、乾季に水たまりが干上がってしまうような環境で利益が得られているのではないかと思われる。

ホルモン注射をすると、アホロートルは完全な成体のサンショウウオへと変態する。

陸生のための遺伝子がまだ残っていて、環境が変わればアホロートルは再び陸生の段階を取り戻せるだろう――すでに、何度も陸生繁殖と水中繁殖を繰り返しているかもしれない。

アホロートルも、もともとは一般的な陸生のサンショウウオだった。

それが、徐々にか突然にかは分からないけれど性成熟の時期が早まった――オタマジャクシのまま繁殖をするようになって、成体の段階が失われた。

このような変化は、体の成長に比べて性成熟が相対的に加速されたプロジェネシス、あるいは性成熟に比べて他の成長が遅くなったネオテニーという見方をされる。

どちらも幼形進化と呼ばれる。

特定の発生過程が加速または遅延する事は、進化においては普通に起こる――異時性…ヘテロクロニーと呼ばれ、解剖学的な形の変化の多くはそのようにして始まると思われる。

おそらくあらゆる動物は、幼形進化と逆幼形進化を繰り返している――幼形進化は、ウォルター・ガースタングによって提唱された。

チンパンジーの胎児の頭骨は人の赤ん坊に似ており、チンパンジーの子供の頭骨は人のに似ている。

様々な異論があるけど、私たち人も類人猿の幼形なのかもしれない――もしかしたらゴリラやオランウータンから見ると、人は大きな子供に見えているかもしれない。

ダチョウは飛ぶことができないけど、その羽はヒヨコの綿毛を少し硬くしただけのもの――なのでダチョウは、大きなニワトリではなく大きなヒヨコだと言える。

イヌは多くの品種があって、成獣でも子犬の様な見た目のイヌは人為的な幼形進化による―――

            ・・・

3.1億年前の石炭紀後期、私たちの祖先と「蜥形類…せきけいるい」の祖先が分岐する。

私達のおよそ1.7億代前の祖先で、おそらくトカゲに似ていた。

熱帯の沼地はヒカゲノカズラ類の巨木に、南極は氷冠に覆われていた。

蜥形類は爬虫類と鳥類を合わせた、陸生脊椎動物の主要なグループになる。

知られている現生種で比べると、この時分かれた私たちの祖先は4600種ほどで、蜥形類は17300種と多い。

そして蜥形類はとても長い間、恐竜の姿で繁栄していた。

蜥形類の祖先はこの後、1000万年ほどでカメたちとそれ以外に分岐する。

そして次のペルム紀の間に、トカゲやイグアナのグループとワニや鳥のグループに分かれる。

ティラノサウルスなど巨大な竜脚類は竜盤目というグループで、イグアノドンやトリケラトプスなどは鳥盤目というグループ。

鳥盤目と言う名は「鳥の骨盤をもつ」という意味に由来するけど、これは表面的に似ているだけ。

紛らわしいけど、鳥類は竜盤目から分岐している。

そしてティラノサウルスは、ブラキオサウルスの様な植物をたべていた他の竜盤目恐竜よりも鳥類に近縁である。

長い時間が経てば、自然選択によって子孫の姿は変わる。

元の姿をした種は、その時にはもう絶滅しているかもしれない――だけど姿を変えて、子孫は生きている。

恐竜の繁栄は、おそらく隕石か彗星の衝突をきっかけとして終わった。

私たちの祖先は何とか生き延びたけど、恐竜の子孫も絶滅はしなかった。

今は鳥の姿をしている。

だけどそれよりも前、私たちの祖先はペルム紀の終わりの過酷な時期を迎える。

全生物種の90%が子孫を残すことなく絶滅する――P-T境界と呼ばれる。

この時期に、すでに衰退傾向にあった三葉虫はすべて絶滅した。

―――100万年の単位で見ると、自然選択によって多くの種は絶滅する。

背景絶滅と呼び、これが75%を超えることはほとんどない。

絶滅率が75%を超えることはごく稀にあり、大量絶滅と呼ばれる。

何度もあったのだろうけど、化石記録が残るカンブリア紀以降の顕生代では5度の大量絶滅があったと考えられている――人の活動が主な原因となって、今6度目の大絶滅が進行していると指摘されている。

最初は寒かったオルドビス紀の最後の方で、次はデボン紀後期――ペルム紀、三畳紀、白亜紀の末期にも大量絶滅があった。

大量絶滅を生きのびた種は、空いた生態的地位…ニッチを埋めるようにすみやかに分岐する―――

             ボョョ

ふつう哺乳類と鳥類は、体温をある一定の温度に保とうとする。

魚や爬虫類は、周囲の環境によって体温が変わる。

恒温性と変温性と呼ばれる――内温性や外温性に、温血や冷血というような言い方もされる。

私たちは複雑な化学反応の連鎖によって、生きている。

反応速度は温度で変わり、ふつうは高温ほど反応は速くなる。

温度はそれを構成する粒子のランダムな運動エネルギーの平均で、粒子ひとつあたりの平均運動エネルギーを定数kで割るとケルビン温度…単位はKになる――kは1.38×10-23J/Kで、摂氏は273.16Kが0℃になっている。

なので高温ほど、粒子の衝突頻度と衝突エネルギーが高くなる。

溶液内の有機反応であれば、室温から10℃上げると反応速度は2~3倍になる――酸素の消費量も2倍となり、パワーも2倍になる。

高温で調理すれば生体分子の分解を促すし、冷蔵すれば分解反応を遅くする。

大半の爬虫類は、太陽からのエネルギーの吸収高率がいいので、太陽が出ている間は哺乳類や鳥類に近いレベルまで体温を温めることができる。

日没後は体温を維持できないけど、夜間は活動しないのが多い。

哺乳類や鳥類は夜間でも高い体温を維持して、ほとんど場合で大きくは下げない――ハチドリはエネルギー節約のために、昏睡状態になったりする。

夜間でも高い体温を維持しているので、私たちは必要があればすぐに動き出せる。

トカゲは朝になると、頭の上にある血洞に太陽光をあてて素早く温める――巣から頭だけ出して周囲を見張りながら温めて、30分程度で十分に活動可能な状態になる。

この血洞からまぶたまでつながっているのもいて、捕食者に襲われた際に血を噴きかける――食欲を失わせる。

体のサイズが大きくなれば、表面積に比べて体積が大きく増す――なので表面積の割りに体重が重くなる。

単位重量あたりの発熱量が同じなら、大きいほど発熱量の割りに体の表面から熱が失われる速度は遅くなる――大きいほど保温能力が高いので、実際には大きいほど単位重量当たりの代謝率は下がる。

大型のワニは厳密には変温性だけど、十分に長い間体温を維持できるので恒温動物だと言える――太陽が沈んでまた出てくるまでの間に、数℃しか下がらない。

多くの恐竜の様にさらに大きな体を持ったものは、事実上、恒温動物だっただろう――恐竜が繁栄した時代は、地球の多くの地域が温かい気温だったと思われるし。

そしておそらく、熱を得るより逃がす方が大変だったと思われる。

小さな変温動物は核心体温の維持が難しい。

トカゲに毛皮を着せると、太陽からのエネルギー吸収を妨げて着実に冷えて行く。

哺乳類や鳥類では、そうはならない。

その比較で、体のサイズによらない恒温性と変温性の定義が可能になる。

鳥類と哺乳類は、トカゲと同じサイズで10~15倍もの熱を体内で生み出す。

この小動物たちを暑い所におくと、哺乳類はトカゲの10倍もの熱を発し続けて自らに害を及ぼす――なので水をのんだり飛び込んだり、日陰を見つけたり苦しそうにする。

トカゲなど多くの爬虫類は、そういう訳で哺乳類よりもずっと砂漠で上手く生きていける。

こんどは0℃近くの環境に小動物を置くと、トカゲは落ち葉などの中にもぐり込んで丸まって眠る。

多くの小型哺乳類も似たような行動をとるけど、代謝率はトカゲよりもずっと高くなる――およそ100倍の食べ物を代謝する。

20℃くらいの比較的温暖な気候でも、トカゲに比べて哺乳類はおよそ30倍の代謝率を維持している――トカゲが30日でたべる量を、哺乳類は1日でたべる。

サイズが大きくなると、それほど高い代謝率を必要としない――保温効果が高いので。

人は同じ哺乳類のラットに比べて1/7の代謝率しかない――さらに大きなゾウは、1/20でよくなる。

これはあらゆる活動におよび、ラットはタンパク質の生産も毒素の処理も人の7倍で、体重あたりの食欲も酸素消費量も7倍。

つまり同じ体重でみれば、ラットは人の7倍もたべなければいけない――毎日体重の半分近くの量をたべなければいけないのに対し、人は体重の2%くらいの量をたべればいい。

おそらく恒温性は、最初それ自体が進化した訳ではないのではないかと思われる。

もともとは有酸素運動の能力を高めるための進化であったのが、フリーラジカルの害から体を守るために熱の発生量を高めることになったのだと考えられる。

筋肉の強度と発揮する力は、繊維の太さによって決まる。

断面積は2乗に比例するけど、体積は3乗に比例する。

なので強い力を出すために筋肉を大きくすると、重量はより重くなる。

すべての筋繊維が同じ力を発揮すると考えても、小さい方が自分の体重に比べてより重いものを動かすことができるようになる――アリは、自分の体重の100倍以上のものでも動かせるし、バッタなどは自分の体の何倍も高くまで跳ねる。

なので、小さいほどそれに比べて相対的に発揮される力が強くなる――絶対的な力は、大きいほど強い。

私たち人であれば平均して、自分の体重程度のものを持ち上げ、自分の身長以下の高さまでしか跳べない。

ATPの需要が減って呼吸鎖の反応が滞ると、フリーラジカルの発生量が増える。

これは体にとって害となるもので、おそらく老化を早める。

エネルギー需要の大きな組織は、より密度の高い毛細血管が必要になる――血管を通じて、必要なものを多く運ぶ必要がある。

私たちが運動するための骨格筋は、激しく動くときと安静時で必要とするエネルギーが大きく変動する。

酸素の最大需要にも対応する必要があるため、赤血球やヘモグロビンの濃度を変えることができない――体をよく動かす動物なら、赤血球やヘモグロビンの数が増える。

だけど毛細血管の密度は変えることができ、酸素の需要が少ない場所であれば毛細血管の密度を減らして、酸素分圧を抑えてその毒性から守れる。

骨格筋の様に安静時と運動時で需要が大きく変動する組織の場合、血流を迂回させて供給を変動させる――その分の血流は肝臓などほかの臓器に向かうけど、激しい運動をすると骨格筋への供給を増やすために血液循環を一時的に停止させる臓器も出てくる。

このため、安静時代謝率に骨格筋はほとんど寄与しない。

高山などで酸素分圧が下がるとヘモグロビンと毛細血管の成長を促して対応する――数か月で毛細血管は50%増えることもあるけど、下山すれば失われる。

フリーラジカルの害から体を守る一番簡単な方法は、組織の酸素濃度を低くすること――実際にそれは行われていて、動物の細胞はみな大気濃度の3~4%程度の濃度に抑えている。

哺乳類と、鳥類は特に高い有酸素能を持っている。

トカゲは激しく動けるのは30秒程度で、その後回復には数時間を要する――ちなみに、トカゲに大量の食べ物を与えると代謝率が4倍近くになるけど、これによる反応速度の上昇は4%程度しかないことになる。

同サイズで比較すると、哺乳類と鳥類は6~10の有酸素脳を持つ――トカゲよりも速く動けるわけではないけど、ずっと長く動いていられる。

活動性の向上は、食べ物を確保したり敵から逃げたりなど、様々な選択上のメリットが出るだろう。

これを達成するには、骨格筋の能力を高めないといけない――毛細血管や筋繊維の密度を増やすのには限界があり、それ以上は効率を上げるしかない。

トニー・ハルバートとポール・エルスは、哺乳類の骨格筋にはトカゲの2倍のミトコンドリアがあって、さらにそのミトコンドリアの呼吸鎖複合体の密度が高いことを確認した――ラットの呼吸酵素の活性はトカゲの2倍で、すべて合わせるとラットはトカゲの8倍の有酸素能を持つことになる。

持久力を高めると、筋肉細胞のミトコンドリアの力が増して、最大代謝率が高くなる。

トカゲが激しく動いたあとに数時間の回復が必要なのは、主に運動による分解性生物などを肝臓や腎臓で処理するため――ミトコンドリアが多いほど、回復が早い。

哺乳類の有酸素能がトカゲの8倍あるとすると、臓器が同じままだと回復には1日近くかかるだろう。

筋肉の様に繊維のためのスペースを必要としないから、臓器ではミトコンドリアの密度を増やすだけで能力を向上させることができる。

持久力に合わせて回復力を高めた結果、おそらく恒温性が進化したと思われる――安静時代謝に骨格筋はほとんど寄与せず、体温を維持しているのは主に臓器。

哺乳類の臓器のミトコンドリアはトカゲの5倍の密度だけど、それ以外の点ではミトコンドリアに違いはない――呼吸鎖の効率も同じだった。

筋肉の需要のない安静時には、血流を迂回させて臓器にそれが集中する。

必要以上の酸素は、フリーラジカルの発生を増やして害がある――呼吸鎖の電子が詰まっていると、フリーラジカルがより多く生成される。

ATPの需要がないと呼吸鎖は止まる。

プロトン濃度勾配を無駄に解消することでエネルギーを浪費すれば、ゆっくりとした電子の流れを維持できる。

脱共役と呼び、これによって蓄えられたエネルギーは一部が熱として散逸する。

これによって、フリーラジカルのダメージを抑えることができる――ジョン・スピークマンとマーティン・ブランドが、代謝率の高いマウスは脱共役がよおく起きて長生きすることを確認している。

安静時の哺乳類では、プロトン勾配の1/4が熱で解消されることもある。

爬虫類のミトコンドリア数は1/5なので、生成する熱も臓器も小さく、発生する熱は1/10になる。

有酸素能の向上が恒温性を進化させたあと、今度はそれ自体を向上させる選択圧が起きたのだと思われる。

小さな動物は保温性が悪いので、より多くの熱を発生させる必要がある。

小型哺乳類は、通常の熱生成を褐色脂肪細胞で補っている――この細胞にはミトコンドリアが豊富で、プロトンの脱共役によって熱生成に特化している。

人の場合は生まれて間もないころは褐色脂肪細胞が活発で、成人してからは数は減る――子供の頃に寒い経験が多いと、成人後の量も変化する様。

大きな哺乳類は熱生成はそれほど問題ではなくなる――放熱の方が、より重要になる。

このため臓器の代謝能は、筋肉の需要とのバランスをとるだけでいい。

この結果、ざっくりと小型のは体重の2/3乗で代謝率が決まるのに対し、大型のは3/4乗になる――3/4なら、体重の対数が4倍になると代謝率の対数が3倍になる。

なので大型哺乳類は、体重当たりの代謝が少なくて済むので、そんなに食べる必要がなくなる。

通常、安静時代謝率の10倍の最大代謝率…有酸素能を持つ――鳥類でも爬虫類でも哺乳類でも。

プロングホーンは安静時の65倍もの有酸素能を持ち、ワニは40倍にもなる。

なんでなのか分かってない――ワニの様な傾向を高めた、高い有酸素能と低い安静時代謝率をもつ動物が、恐竜なのかもしれない。

                   ニャ~

ペルム紀の終わり、全生物種の90%が絶滅した。

この大量絶滅は1000万年近く隔てた2度の激変で、多くの生物が子孫を残すことなく死んだ。

どちらの絶滅も、長期的な火山活動の時期と一致している。

おそらく地球ができてから最も広い範囲が溶岩に覆われ、大陸規模で玄武岩の下に埋没した。

2度とも、溶岩流は炭酸塩岩と石炭の層を通り抜けて噴き出した。

これによって、大量の二酸化炭素とメタンが放出される。

2.6億年前、数千年にも及ぶ最初の噴火で、おそらく地球は乾燥し、温暖化し、オゾン層も減った。

このころ、世界の大陸はほとんどが集まってパンゲアと言う巨大な大陸を形成していた。

石炭紀とペルム紀にできた広大な泥炭地は干上がって、舞い散った炭素は酸素と反応して大気から奪ったと思われる。

酸素濃度は30%から15%以下へ、ゆっくりと減った。

水温が上がると酸素の溶解度が下がり、二酸化炭素も増えたのと合わさって多くの海洋生物が窒息した。

太古の地球で多数派だった、硫化水素を出すタイプの細菌が繁栄したと思われる。

海は黒ずんで、そこから出るガスで沿岸の動物も窒息したと考えられる。

そして800万年後、2度目の噴火活動の期間が来る。

おそらく、活動が続いた500万年かそれ以上の間、海と陸からほとんどの大型生物が失われた。

ペルム紀は終わり、三畳紀が始まる。

有毒なガスは消え、数百万年もの間、二酸化炭素は現在の10倍で酸素は15%を下回るような環境だった――水面付近でも、酸素分圧は現在の高山くらい。

大量絶滅を生き延びて最初に現れたのは、リストロサウルスという草食の獣弓類。

穴を掘る動物だと思われ、呼吸甲介と口蓋を持ち、広い気道と横隔膜を持っていた。

大量絶滅を生き延びた爬虫類の中に、獣弓類と主竜類が含まれていた――獣弓類は哺乳類の祖先で、主竜類は恐竜や鳥類の祖先。

三畳紀初期には獣弓類が増えたようだけど、やがて小型化してひっそりと暮らすようになる。

恐竜が繁栄し始めるため。

主竜類の子孫であるワニや鳥類は、みな四室心臓をもっているので、おそらく主竜類の祖先がそれを持っていたと思われる――なのですべての恐竜も。

四室心臓は半分が肺に血液を、もう半分は肺以外の全身に血液を送る。

これによって、全身に高圧で血液を送っても、繊細な肺を傷つけずにすむ――大型化には必要だっただろう。

そして酸素が減った血液と、肺から戻って来た豊富に酸素を持つ血液が混ざらない。

この構造の心臓なしには、高い有酸素能を得るのは難しかっただろう。

恐竜の肺は、鳥類に似ていたと思われる。

鳥類の肺は私たちの肺とは異なる仕組みで、非常に効率がいい――高い場所でも、哺乳類よりも2~3倍の酸素を得ることができるので、エベレストよりもさらに高い場所を飛ぶ鳥もいる。

私たちの肺は、枝分かれした構造でその先が閉じている――先端は膨らむことのできる肺胞で、その壁に張り巡らされた非常に細い血管でガス交換を行う。

この構造だと、重要な先端部分の空気が入れ替わりにくく、届いた酸素量の多い空気が古い方と混ざる。

爬虫類の肺は単純な袋のものが多く、ワニは注射器の様に横隔膜がピストンの様に動くことで強化されている。

鳥類は洗練された仕組みで、横隔膜はない。

4つの気嚢を持つ――鎖骨間気嚢、前胸気嚢、後胸気嚢、腹気嚢。

吸った空気は、後ろ側2つの気嚢と肺に送られる。

肺に送られた空気は、そのまま前2つの気嚢に送られる。

息を吐くとき、後ろの気嚢に入れた新鮮な空気が肺に送られる。

吸うときに肺を通って前の気嚢に入れた古い空気と一緒に、後ろの気嚢から肺を通った空気はそのまま外に出る。

空気の流れが常に一方向で、血流はその逆方向にすることで効率を高めている。

ティラノサウルスなどの獣脚類の恐竜も、同じ肺を持っていたと思われる。

酸素の少なかった厳しい時代、獣脚類は効率のいい肺を持つことで活動力を高めれた――呼吸甲介はあまり必要なかった。

人でも植物由来のものだけをたべる人たちがいるけど、窒素を十分に確保するために食品の成分にはより気を使う必要がある。

一部草食のトカゲがいるけど、肉食のトカゲに比べると活動性と体温が高い。

すぐに体温を下げて休眠する肉食のと比べると、草食は働き続ける。

長い間、植物の消化に手間取るためだと思われていた――腸内微生物の助けを借りるので、温度が高い方が上手くいく。

マルセル・クラーセンとバルト・ノレットは、窒素の問題だと指摘している。

十分な窒素を確保するためには、種類を増やすとか、腐食するとか、種子をたべるなどしなければいけない。

おそらくそれでも足りないから、量も増やす必要がある。

肉食の1/5しか窒素が得られないなら、その5倍をたべればいい。

ただそれをやると、植物に豊富な炭素が余分に残る。

それを取り除く一番の方法は、無駄に燃やすことである。

私たち恒温性の動物は常にそれを行っており、草食は問題ない――人でも、問題なくバランスのとれた食事はできる。

恐竜は安静時代謝率を上げる代わりに、炭素をため込んで大型化したのかもしれない――大型化は代謝率が低いので、草食が可能だろう。

                       バタタ

爬虫類と鳥類の祖先と分岐した私たちの祖先は、3億年前頃には盤竜類であったと思われる――1.65億代前の祖先になる。

盤竜類は、トカゲの様に四肢を体の両側に広げて歩く――おそらく魚の様に体をクネクネ波打たせながら、お腹を地面につけて歩いた。

これは哺乳類型の爬虫類の最初の波で、石炭紀からペルム紀にかけて栄える。

ディメトロドンは、背中に帆を持っている。

帆をどう使っていたのかははっきり分からないけど、熱交換に使っていたのかもしれないし、クジャクの様に異性にアピールする目的だったのかもしれない。

盤竜類はペルム紀にほとんどが絶滅する。

私たちの1.6億代前の祖先は、ペルム紀に生きていた獣弓類だったと思われる。

獣弓類は盤竜類よりも腹を浮かせていて、より哺乳類に近い――歩き方も、魚っぽさはあまりなくなっていただろう。

彼らはペルム紀末期の大量絶滅を生き延び、2.5億年前から始まる三畳紀の初期に繁栄する――私たちの祖先がどのような姿だったかは分からないけど、大絶滅を生き延びるのは小型でひっそり暮らす傾向がある。

体長3mくらいの草食動物や、それを食べる大型の肉食動物もいた。

獣弓類は、ペルム紀末期に失われた様々な体の形を再び進化させた――失われていた、様々な生態的地位…ニッチを埋めるように様々な種に分岐した。

犬歯類は初期の獣弓類から適応放散したいくつかのグループのひとつで、私たちの1.5億代前の祖先はこの仲間だったと思われる――三畳紀中期。

犬歯類はかなり哺乳類に似ていて、四肢は垂直に近く、腹もさらに地面から高く上げるようになる。

こうした哺乳類型の爬虫類は、恐竜が現れてからもしばらくは彼らに対抗していた――恐竜は、ペルム紀の大量絶滅を生き延びた主竜類から進化する。

三畳紀は地球の歴史の中でも特に暑い時期のひとつで、乾燥し、陸地はパンゲアと言うひとつの超大陸になっていた。

この時期に私たちの祖先から分岐した様々な親戚たちは、どれも絶滅している――現生種としては残っていない。

3.1億年前の石炭紀後期に蜥形類と分岐してから、次の現生種の親戚との分岐は1.8億年前のジュラ紀中期まで長い間が空く。

三畳紀の終わりにも、75%くらいの種が絶滅する大量絶滅があった。

私たちの祖先はそこも生き延び、恐竜も生き延びる。

竜盤類、獣弓類、犬歯類などの哺乳類型爬虫類の繁栄はここまでで、その子孫である哺乳類が再び陸の生態系を占めるようになるに1.5億年も先になる。

恐竜が、先にそれに成功したため。

彼らは三畳紀に続くジュラ紀から白亜紀末期の大量絶滅までの長い期間、繁栄する。

                                     ボョン

           

まだクラゲ傘を押してる。

タブレットに森。

        カタ

とる。

崖の下を撮ってる。

森の中の川は、空が暗くてもわかる。

暗い森の間を、ゆれるように曲がってる。

               ボョ

黒猫は前足で押したまま、シッポで反対を押してる。

傘につく雨粒を押して動かしているのかも。

          ――

斜めの傘に手を入れて、私も押してみる。

「・・・」

横目で見たけど、シッポでたたいたりはしない。

「・・・・」

腕を引く・・・・

              ポタ タ

                                                ァァァァ  ・・・・・

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