模倣の進化：パイソンとボアがどのようにして互いに似た姿に進化したか/最初の蛇はどんな生物だったのか？蛇の起源を探求

ニシキヘビとボア

ニシキヘビ

ニシキヘビはアジア、アフリカ、オーストラリアに生息する毒を持たないヘビです。ニシキヘビ科には41種が存在し、そのうちの一部は世界最大級の蛇となっています。例えば、アミメニシキヘビは体長が最大6メートル以上にもなります。
ニシキヘビの特徴として、熱を感知するピットと呼ばれる器官を持っていることが挙げられます。これにより、温血動物を捕食しやすくなっています。また、原始的な特徴として骨盤の名残や後肢の痕跡を持ち、肺も他の蛇と異なり2つあります。
生息環境は主に温暖で湿度の高い熱帯雨林ですが、草原や沼地、岩場など多岐にわたります。移動方法は直線的な這行が主で、速度は時速1.6キロメートル程度と遅めです。
ニシキヘビは毒を持ちませんが、待ち伏せ型の肉食動物です。大きさに応じてネズミから猿、ブタなどを丸呑みにして捕食します。獲物を長い歯で捕らえた後、絞殺して飲み込みます。また、最近の研究では肺ではなく循環器系を圧迫することで獲物を殺していることが分かりました。
ニシキヘビは卵生で、メスが植物や土で巣を作り、卵を守ります。
体を震わせて筋肉を収縮させることで卵を温めるという特殊な行動も見られます。

ボア

ボア科も非毒のヘビの一群で、約36種が知られています。
ボア科のヘビは、北米、南米、アフリカ、マダガスカル、ヨーロッパ、多くの太平洋の島々に分布しています。ボア科には、現存する最大級のヘビであるグリーンアナコンダが含まれます。
ボア科は原始的なヘビと考えられていて、下顎が硬く、骨盤の痕跡と後肢の名残があり、体の両側にはスパーと呼ばれる一対の突起があります。
ボア科のヘビの多くは地上性で、低木や木々で餌を探します。
木に住む種もいて、枝にぶら下がって獲物を待ち伏せし、
獲物を素早く捕らえ、体を巻きつけて窒息させて殺します。
ボア科最大の種はヘビ類最大のグリーンアナコンダで、全長7メートル以上にもなり、ヘビ類で最も重い種でもあります。
グリーンアナコンダは、アンデス山脈東斜面の緩やかな水流や沼地に生息し、イノシシ、シカ、カピバラ、ワニ、ジャガーなどの大型の獲物を食べます。ボア科のヘビは2種を除き、すべて卵胎生で、一度に多数の子を産みます。Boinae亜科とCorallus亜科の2つに分けられ、Boinae亜科にはオオアナコンダなどの大型種が、Corallus亜科には細長い体と長い尾を持つ樹上性の種が含まれます。

パイソンとボアの収斂進化

ニシキヘビとボアに関する新しい研究によって、これら2つのヘビのグループが独立して似たような特徴を共有するように進化したことが初めて明らかになり、ヘビの進化に新たな光が当てられました。2016年のオーストラリア国立大学（ANU）の研究では、同じ生息地に生息することで、ニシキヘビとボアがそれぞれ独立して似たような外見に進化したことがわかりました。
このような進化は、異なる生息地で少なくとも5回起こりました。
水生のニシキヘビは水生のボアに、土中に潜るニシキヘビは土中に潜るボアに、木に住むニシキヘビは木に住むボアに似ているといいます。
主任研究者のDamien Esquerre氏は、ニシキヘビとボアが爬虫類における収斂進化の重要な例であることを発見したと述べています。

収斂進化とは、関連性のない生物種が独立して、似たような環境や生態的地位に適応するために類似した特徴を進化させる現象で、以下のようないくつかの例があります。コウモリとイルカは、音を使って移動する能力（反響定位）を持っていますが、この独特な能力を独立して進化させました。
ヒトとイカは目の形成に重要な役割を果たすPax-6遺伝子の収斂進化により、似た目の構造を持っています。ウシなどの反芻動物は消化プロセスの一環として食物を再び吐き出して再び噛みます。驚くべきことに、テングザルも反芻と類似した行動をすることで知られ、霊長類では唯一の反芻する動物となっています。マダガスカルのマンテラガエルと熱帯アメリカのヤドクガエルは、昆虫を食べることで、独立して鮮やかな色と同様の毒を生成する能力を進化させました。

ニシキヘビとボアの間で強い収斂進化の事例が見つかったことは生物における自然選択と適応の力を示しています。異なるグループが同じ課題に直面した時に独立して同じものに進化するのを見れば、進化には予測可能性があることがわかりますといいます。収斂進化の他の有名な例としては、
絶滅したフクロオオカミ（有袋類の哺乳類）とオオカミ（胎盤類の哺乳類）があり、似たような体の構造に進化しました。ニシキヘビとボアは外見が似ていてどちらも獲物を締め付けますが、最後に共通の祖先が生きていたのは恐竜の時代の約7000万年前であり、彼らの類似点が最近の共通の祖先によるものではなく、収斂進化によるものであることを示唆しています。この研究ではオーストラリアとアメリカの博物館コレクションにある約2,000点の標本の頭部の形状に着目し、研究者たちは頭部の形状などの身体的適応や進化におけるパターンを分析しました。Esquerre氏はすべての進化が自然選択によって促進されるわけではないが、ニシキヘビとボアのような例は生物多様性を形作る上での自然選択の重要性を裏付けていると述べています。

ヘビの起源

Yale大学を中心とした研究チームは2015年の研究で、73種のヘビとトカゲの化石、遺伝子、解剖学的特徴を分析し、ヘビが最初に進化したのは海ではなく陸上であることを発見しました。この研究結果は、長年の議論に一石を投じるもので、ヘビは約1億2800万年前、南半球の暖かい森林生態系で進化したと考えられるといいます。
現在、ヘビは3,400種以上が知られており、陸上、水中、樹上など様々な環境に適応しています。しかし、ヘビがいつどこで進化したのか、また、その祖先がどのような姿で、どのように行動していたのかについてはほとんど分かっていません。
研究チームは種間の類似点と相違点を分析することで、大きな系統樹を作成し、ヘビの進化の歴史を通して重要な特徴を明らかにしました。
研究結果により、ヘビが中生代前期（約1億2850万年前）に陸上で進化し、
その起源は古代の超大陸ローラシアである可能性が高いことが分かりました。この時期は、地球上で多くの哺乳類や鳥類が急速に出現した時期と一致しています。
ヘビの祖先は一対の小さな後肢を持ち、当時のトカゲと比較して相対的に大きな軟体動物や無脊椎動物を餌にしていたと考えられます。
現代のボアコンストリクターのように、絞め殺すことで自分よりはるかに大きな獲物を捕えることはできませんでしたが、非常に小さな動物だけを食べていたわけではありませんでした。
多くの祖先の爬虫類が昼行性だったのに対し、ヘビの祖先は夜行性だったと考えられています。昼行性は現在のヘビ種の85％以上を占めるコブラ科の出現により、約5000万年から4500万年前に再び現れました。夜の低温が夜行性の活動を制限していた可能性があることから、研究者らは、コブラ科の成功は昼行性の復活によって促進された可能性があると述べています。
この研究結果はヘビが進化の過程で様々な生息地を占めることができた成功の一因は、高い移動能力にあるといいます。ヘビは最大11万平方キロメートルの範囲を移動できると推定されており、これはトカゲの約4.5倍の大きさです。また、ヘビは進化の過程で何度も水中の環境に侵入するなど、伝統的に陸生動物の分散を妨げる環境にも適応できます。

資料

https://www.livescience.com/53785-python-facts.html
https://www.thoughtco.com/boas-profile-129370
https://www.worldatlas.com/articles/what-are-the-differences-between-a-boa-and-a-python.html
https://www.treehugger.com/uncanny-examples-convergent-evolution-4869742
https://phys.org/news/2015-05-snakes.html