適者生存: 自然選択は本当はどのように働くのか

太平洋に浮かぶ火山島の小さな群れの上で、フィンチたちは若き博物学者が予想した通りには振る舞わなかった。硬い種子を割るためのがっしりとした重いくちばしを持つものもいれば、花を探ったり樹皮から昆虫をつまみ取ったりするのに適した、ほっそりと尖ったくちばしを持つものもいた。それらは近い親戚のように見えたが、島ごとに、そして食料源ごとに、それぞれが少しずつ異なる道具を好んでいるようだった。チャールズ・ダーウィンは1830年代のHMSビーグル号の航海中にこれらの鳥を採集した。当時、彼はその完全な意義を把握してはいなかったが、それらは生物学を一変させることになる一つの考えの、最も有名な例の一つとなった。

その考えとは自然選択であり、それはたいていの人が思い込んでいるよりも単純であると同時に、もっと奇妙でもある。それは先見の明も、意図も、壮大な計画も必要としない。必要なのは三つのありふれた材料だけである。生き物は変異し、その変異の一部は子孫に受け継がれ、そしてすべての個体が等しく生き残り繁殖するわけではない。これらの素朴な事実から、十分な時間をかければ、生命の途方もない多様性が生まれる。問題は、たいていの人が知っているあの言葉「適者生存」が、ほとんど誰もが間違ったものを思い描いてしまうように仕向けてしまうことだ。

自然選択の三つの材料

自然選択は単一の出来事ではなく、三つの条件がそろって満たされたときにいつでも立ち現れるプロセスである。専門用語を取り払えば、それはほとんど自明なものになる。

第一に、変異: どんな個体群の中でも、個体は互いに異なっている。フィンチの群れの中では、くちばしの深いものもあれば浅いものもある。植物の野原の中では、より背の高く育つものもあれば、より早く花を咲かせるものもある。一卵性双生児やクローンを除けば、まったく同じ二つの生物は存在しない。

第二に、遺伝: その変異の少なくとも一部は遺伝し、親から子へと受け継がれる。深いくちばしを持つフィンチは、平均より深いくちばしを持つひなを生む傾向がある。ダーウィンは、それがどのように働くのかは全く知らなかったが、遺伝をはっきりと観察していた。そのしくみ、すなわちDNA上に運ばれる遺伝子は、20世紀になるまで理解されることはなかった。

第三に、生存と繁殖の差: 資源は限られており、生きることには危険が伴うため、個体はすべてが同じ数の子孫を残すわけではない。若くして死ぬものもあれば、一度も繁殖しないものもあり、生き残る子を多く持つものもある。生物が生き残り繁殖するのを助ける形質が遺伝するものであれば、それらの形質は次の世代でより一般的になる。

このループを何世代にもわたって回し続けると、個体群は次第に変化していく。それが目指している目標もなければ、登っているはしごもない。一部の変異体が他のものより多くの子孫を残したというだけの理由で、集団の構成がただ変わっていくのである。

「適者」が実際に意味するもの

最も混乱を招く言葉は「適応度(フィットネス)」である。日常会話では「フィット」とは強い、速い、健康、あるいは運動能力が高いことを意味するため、「適者生存」は最も力のあるものが勝ち取る残忍な競争のように聞こえる。その描像はひどく間違っており、現実に害を及ぼしてきた。

生物学において、適応度とは単に繁殖の成功度、すなわち生物が後に残す、生き残って繁殖能力を持つ子孫の数を意味する。 適応度の高い生物とは、その形質がたまたま特定の環境に十分よく合っていて、競争相手より多く繁殖する生物のことである。強さは状況によっては役立つかもしれないが、それ以外の多くの場合には無関係であったり、かえって負担になったりする。クジャクの巨大な尾はその身を遅くし、捕食者から見つかりやすくするが、それでも残り続けているのは、メスのクジャクがそれを好み、そのおかげで繁殖の成功度が高まるからである。何百万もの卵を産む小さな寄生虫は、技術的な意味では、たった一匹の子を育てるのにも苦労する立派なトラよりもはるかに「適応度が高い」場合があるのだ。

また、「適者生存」という言葉はダーウィンが最初に選んだものではなかったという点にも触れておく価値がある。それは哲学者ハーバート・スペンサーによって造られ、後になってようやく種の起源の版に取り入れられた。ダーウィン自身が強調したのは「自然選択」であり、これは育種家がハト、イヌ、農作物に対して行う人為選択と対比させるために意図的に選ばれた中立的な用語だった。

選択は編集するのであって、発明するのではない

よくある誤解は、まるで個体群が必要なときに役立つ特徴をただ意志の力で生み出せるかのように、自然選択が要求に応じて新しい形質を作り出すというものである。それはできない。選択はすでに存在する変異に対してしか働けない。 それは著者ではなく、編集者なのだ。

その素材は突然変異から生まれる。遺伝情報が複製されるときに起こる、小さく偶然的なDNAの変化である。ほとんどの突然変異は中立的で、実質的な効果を持たず、多くは有害である。ただごくまれに、現在の環境においてその持ち主が少しだけうまく生き残ったり繁殖したりするのを助ける変異が生じることがある。有性生殖は、既存の遺伝子を毎世代ごとに新しい組み合わせへとシャッフルすることで、もう一つの多様性の源を加える。

決定的に重要なのは、突然変異が必要性とは無関係に偶然に起こるという点である。細菌は抗生物質が来ることを感じ取って耐性を生み出すわけではない。そうではなく、巨大な個体群の中で、たまたま耐性を持たせる突然変異をすでに抱えた細胞が少数存在しているのだ。抗生物質が到来すると、感受性のある細胞は死に、耐性のある細胞は生き残って増殖する。環境が耐性を作り出したのではない。環境は、すでに存在していた変異の中から選び取ったのである。これこそ、抗生物質耐性が自然選択の最も明確な現実世界での実証の一つである理由であり、また医師たちがこれらの薬の乱用に警鐘を鳴らす理由でもある。

選択には先見の明も道徳もない

進化の結果はあまりにも巧妙に見えることがあるため、何らかの完璧な目的に向かって賢明に選び取る設計者が働いていると想像したくなる。自然選択にはそのような心はない。それは先を計画することができず、将来の必要を予測することができず、条件が変わっても過去の決定を取り消すことができない。

このことは生物の体の不完全さにはっきりと表れている。たとえば人間の眼は、光を感じる細胞が入ってくる光に背を向けて並んでおり、その配線は網膜の前を通っていて、神経が出ていく場所に盲点を作り出している。 一から設計し始める技術者ならこんなふうには作らないだろうが、進化は一からは始めない。それはすでにそこにあるものをいじり回し、受け継がれた構造の上に小さな改変を重ねていく。哺乳類の反回神経は、胸の中まで長い回り道をして喉まで戻ってくる。この経路はキリンにおいては不合理だが、魚の祖先の解剖学的構造の名残として見れば筋が通っている。

選択はまた、我々が公平さや進歩と呼ぶものに対しても無頓着である。繁殖を後押しする形質は、たとえそれが寿命を縮めたり、より広い集団に害を及ぼしたりしても広まっていく。進化は本来的な道徳的方向性を生み出さない。これは科学者たちが「社会ダーウィニズム」、すなわち人々の間の不平等を正当化するために進化の言葉を悪用する、信用を失った有害な誤用を強く拒絶する理由の一つである。何が生き残るかを記述する自然は、何がそうあるべきかを規定する自然ではないのだ。

選択が起こるのを目撃する

進化はしばしば、何百万年にもわたる化石の中にのみ見える、氷河のように遅々としたものとして想像される。その多くは確かに遅い。しかし選択は、とりわけ速く繁殖する生物や突然の圧力に直面する生物においては、科学者が直接観察できるほど速く作用することもある。

ダーウィンフィンチ、すなわちガラパゴスのあの同じ鳥たちは、何世代にもわたって個々の鳥を追跡する研究者たちによって、何十年も継続して研究されてきた。 ある厳しい干ばつの間、小さな種子は乏しくなり、硬く大きな種子だけが残ったため、より深く強いくちばしを持つフィンチがよりよく生き残り、個体群の平均くちばしサイズはわずか数年のうちに測定できるほど増加した。より湿った条件が戻り、小さな種子が再び現れると、その傾向は逆転した。環境が変わり、それに応じて個体群も変わったのである。

他の例も同じように具体的である。工業化したイギリスのオオシモフリエダシャクは、すすが樹皮を黒くして淡い色の蛾を鳥に見つかりやすくしたことで、暗色型が増加し、その後、大気浄化法が汚染を減らしたことで暗色型が減少するという変化を示した。病院では細菌が数か月という時間スケールで抗生物質耐性を進化させる。昆虫は季節を追うごとに殺虫剤への耐性を発達させる。これらは仮想の物語ではない。生存率の差がリアルタイムで個体群を作り変えていく、記録され、再現可能な観察なのである。

小さな変化から新しい種へ

選択が個体群内における形質の頻度をわずかに動かすだけだとしたら、新しい種のような劇的なものをどうやって生み出すことができるのだろうか。その答えは、長い時間にわたって蓄積と隔離がともに働くことにある。

同じ種の個体群が、海や山脈、新しい川、あるいは単なる距離によって隔てられると、それらは自由に交配することをやめる。隔離された各集団は、その後それぞれ独自の突然変異と独自の選択圧を経験する。なぜなら、ある島の食料、気候、捕食者は、別の島のそれとは異なるからである。世代を重ねるごとに、集団は遺伝的に互いから離れていく。やがて、その違いは十分に大きくなり、たとえ個体群が再び出会ったとしても、もはやうまく交配できなくなる。その時点で生物学者はそれらを別々の種として認識する。この分岐こそが、ガラパゴス全域にわたる異なるフィンチの種を生み出したものであり、それぞれがその故郷の特定の条件によって形づくられている。

この同じ論理が、何十億年もの間、無数の系統にわたって繰り返されることで、生命の大いなる樹が説明される。ランダムな遺伝的浮動やその他の要因も重要であるため、自然選択は進化における唯一の力ではなく、科学者たちはこれらの影響がどのように組み合わさるのかを研究し続けている。しかし選択は、生物がその環境の要求にこれほどよく合致しているように見える、その中心的な理由であり続けている。

要点のまとめ

自然選択は生命の多様性の背後にある、静かで心を持たないエンジンであり、それを理解するということは、「適者生存」にまとわりついた神話を払いのけることを意味する。それは三つの素朴な材料の上で動いている。生き物は変異し、その変異の一部は遺伝し、そして個体は生き残る子孫をどれだけ残すかにおいて異なっている。「適応度」とは強さや速さを意味するのではなく、特定の環境における繁殖の成功度を意味する。だからこそ、もろい寄生虫がトラを進化において上回ることがあるのだ。選択は要求に応じて形質を発明することはできない。それは突然変異と繁殖が供給するランダムな変異を編集することしかできず、先見の明も、計画も、道徳も持たず、人間の眼の盲点のような奇妙な不完全さを後に残す。私たちは、干ばつに形づくられたフィンチのくちばしから抗生物質耐性まで、それが作用するのをリアルタイムで目撃することができ、十分な時間と隔離があれば、それらの小さな変化はまったく新しい種へと蓄積していく。野蛮な競争などではまったくなく、自然選択とは単に、遺伝、変異、そしてすべての者が繁殖できるわけではない世界がもたらす、避けがたい帰結なのである。