四方山話（ハリガネムシと偏光-その弐） (2021年7月27日）
８月４日記：このページでの語句の使い方の浅はかさを、この一週間の内に徐々に強く感じるようになってきました。最初は『少しまずいかな』で始まり、『大いにまずいぞ』を経て、とうとう『恥ずかしい』に落ち着きました。特に、『確率が小さい』などと言う言い方を平気で使っていますが、小さいや大きいは何と比べてそうなのかを言わないと意味がなく、数学を専門としてきた人間の使うような言葉ではありません。そのような単なる感触から引き出される結論には何の必然性もなく、従ってこのページで書いたことは単なる寝言の域を出ません。すべて取り消します。ただこう言う恥ずかしいことを書いたことも忘れないために、削除せずに残しておきます。
＊＊＊以下すべて取り消し＊＊＊
前々回紹介したハリガネムシの恐るべき能力の件だが、2012 年の京都大学のホームページに、「寄生者（ハリガネムシ類）が改変する森林‐河川生態系」という名の記事があり、単にカマキリだけでなく、かなり広い範囲の生態系がその影響を受けているということである。少し驚いたので紹介しておく：
ハリガネムシはカマキリだけではなくカマドウマやキリギリス等にも寄生するらしい。次の写真は上記のホームページから拝借したもので、カマドウマとハリガネムシ。
この研究で、ハリガネムシはアマゴなどの渓流魚へ陸生昆虫を餌として運ぶ役を果たし、その間接的結果として、河川の浄化を助けていることが立証されたということである。
図の左はハリガネムシがいる世界を描き、右はいない世界を描いている。右図の設定は、ハリガネムシがもたらす昆虫の入水を抑制する工夫（おそらく適当な覆いをかけたのではなかろうか）を、ある河川にすることによって実現したとのこと。
左の世界では入水する昆虫は魚の餌になり得るのだが、渓流魚が年間摂取する餌のなんと6割がこのような昆虫で賄われていることがわかったらしい。一方、右の世界では、魚は水中に生息する昆虫類を大量に食べることになり、水生昆虫類の生息数が大きく減少した。これらの昆虫類は藻類を摂食しているのだが、その摂食者が減少したために、必然的に藻類の現存量が増大した。また川底にたまる落葉などの有機物を餌とする水生昆虫類も減少し、その結果、河川での有機物の破砕速度が低下した。
つまり、ハリガネムシによるカマドウマやカマキリ等の入水行動への誘導は、河川の生態系機能に大きく貢献していることが実証された。
このような重要な意味を持つハリガネムシの営みだが、前々回書いたように、ハリガネムシにどのようにしてこんな能力が備わったのか、特に、偶然に起きる突然変異が自然淘汰によって選別・保存されるというだけで、このような精妙な結果が生じ得るものだろうかという疑問は、どうしてもぬぐい去れない。
カマドウマやカマキリの入水自殺は、ものの本によれば、特殊なたんぱく質が宿主の脳へ注入される結果らしい。ハリガネムシがその手法に行き着くまでには、おそらく沢山の方法が突然変異によって試されたと考えられる。水平に偏極した水面からの光に宿主を誘引するたんぱく質は、ごくごくありふれたものなのだろうか。素人には断言できないが、おそらく、むしろ極めてまれなものではなかろうかと、私には思われる。タンパク質は $20$ 個のアミノ酸が長い鎖状に連なった構造を持つ。従って、長さが $100$ 程度の非常に短い構造だとしても
$$20^{100}=10^{130}$$個の種類のタンパク質があることになり、この中からその特殊なたんぱく質を、しかも偶然に任せるだけで選び出すことは、そうそう短時間でできることではなかろう。しかし、もし仮にハリガネムシが水中でしか交尾・産卵できないとすると、悠長に試行錯誤を繰り返している時間はないはずである。水へ戻る手立てをさっさと講じないと、子孫を残せない個体がどんどん増加することになるからである。
しかしながら、実際にはこの種は絶滅することなく現存している。ということは、地上に上がるという進化と、宿主を入水自殺させる手段を会得するという進化が、ほぼ同時に成し遂げられたことを意味する。突然変異という偶然に任せるだけで、果たしてそんなことが可能なのだろうか。もちろん、『この種は水の中でしか交尾・産卵できない』という仮定が私の疑問には本質的である。地上で繁殖行動をしていた種から、宿主を水中へダイビングさせる術を会得した種が分化し、自然淘汰を経て繁栄してきたと考えることも可能である。そう考えれば私の疑問は雲散霧消する。
ただ同じような疑問が起きる例はいくらでもある。例えば、キリンの首についても、長くなる変異も短くなる変異も同様に生じるはずである。仮に長くなる変異が生じたとしてみよう。首が長くなれば当然頭の位置は上がる。従って血液をそれだけ高い位置へ押し上げる必要が生じ、おそらく心臓機能の強化が必要になる。首が長くなった分、前足にかかる重量も増えるだろうから、その筋肉の構造も変化させなくてはいけないだろう。長い首を得た一頭のキリンが、心臓と前肢の筋肉を一生懸命鍛錬してそれなりのマッチョになったとしても、そういう獲得形質は一代限りで遺伝はしない。
従ってどうしても、沢山の部分系の遺伝子の変異が同時進行的に起きないと、ただ単に『首を長くする』遺伝子に突然変異が生じただけでは、むしろ自然淘汰によって排除されるだけだと考えられる。首が長くなって高い位置にある木の葉を食べることができるようになったとしても、ボーとして注意力散漫であったり、よたよたとしか走れないようなら、適者生存の原理が適用される対象になり得るとは、とても思えないからである。しかし、沢山の部分系の間である方向を指し示す突然変異が、同時進行的に起きる確率は、おそらく極めて小さいはずである。
心臓のような非常に精妙な器官を考えても、同じような疑問が浮かぶ：血液は大静脈や肺静脈を通っていったん心房へ集められる。それに直結して筋肉で囲まれた心室があり、その心室の膨張と共に、血液が心房から心室へ引き入れられる。更に、心室は大動脈や肺動脈とつながっていて、心室の収縮と共に、血液は動脈へ押し出される。ただ、ここで逆流の問題が生じる。心室が収縮する時、血液にかかる圧力は四方八方に一様にかかるので、動脈への出口と同様に、心房からの入り口へもかかる。つまり心房へ血液が逆流する。心室が膨張する時には今度は、収縮によって折角動脈へ送り出した血液が逆流して戻ってくる。
実際の心臓では、弁がこの「逆流」を防いでいる。心房と心室の間には心室の方向にしか開かない弁があり、心室から心房への血液の逆流を防ぐ。心室と動脈の間にも、今度は動脈の方向へしか開かない弁があり、心室方向への逆流を防ぐ構造になっている。
中学か高校でこの構造を教えられた時には、『うまいことなってるな』と感心した覚えがある。しかしよくよく考えてみると、実に不思議である：ずっと昔、何かの生物が突然変異によって心臓を得たとする。しかしその心臓が、心臓としての機能を果たし、その結果、その種が他の種よりも優位に立って自然淘汰を潜り抜けるためには、どうしても逆流の問題は解決されなくてはいけない。弁のない心臓は心臓ではなく、単なる無用の長物なはずである。弁に近い、例えば何かの突起が備わっていたとしても、それは単に血流を妨げるだけのものであって、自然淘汰がそれを善きものとして採用するとは思えない。
つまり、心臓が心臓として機能し、それを備えた種が淘汰を経て生き残るためには、心臓は最初から、逆流を防ぐ微妙な構造を持つ弁を備えていなくてはいけないことになる。それは決して簡単な構造ではない、むしろ非常に複雑な、沢山の要素が重なり合って初めて達成される構造のはずである。もしそうであるなら、そのような構造が実現するためには、沢山の遺伝子が一斉に、ある方向の変異を成し遂げる必要がある。偶然によってそんなことが起きる確率は極めて低いのではなかろうか。
私は自分の子どもに見せるために、四半世紀ほど前になるが、鶏の孵化実験をしたことがある。受精卵を幾つか養鶏場でもらってきて、手作りの孵卵器に入れ、三日おきに一つづつ割って中を見た。最初の三日目、一つを割ると、普通の黄身が皿の上に広がり、何の変化もないように見えた。しかし、眼を近づけて見ていた娘が、『動いている』と叫んだ。よく見ると、確かに、黄身の中に直径二ミリほどの黒い塊ができていて、一秒に一回くらいの速さで、実に力強く、脈動していた。子どもたちはすぐ飽きてどこかに行ってしまったが、動かなくなるまで三十分ほどの間、私はじっと見ていた。何か実に不思議な感じがした。
ほぼ十全な機能を備えた心臓がその昔どこかで生まれたとするならば、それは私の見たあの小さな心臓に、かなり近いものであったことになる。あの力強いどくどくとした脈動が、この世界にある日突然生じたことになる。「神の一撃」という言葉をどこかで読んだことがあるが、そんな存在を本気で考えたくなってしまう。
目次を表示このページの先頭へ