科学・技術
アルティメット・ホース
The Ultimate Horse (worksinprogress.co)
要約
サラブレッドの進化は、品種改良によって驚異的なスピードを生み出す一方で、遺伝的多様性を失わせ、馬の健康やさらなる進化の可能性を損なうというパラドックスを生んでいます。5500万年前の小型の多指の森 обитательから現代の単指の競走馬に至るまでの進化の過程と、人間による家畜化の歴史、そして現代の馬の遺伝的多様性の狭まりについて解説しています。
全文翻訳
1973年6月、栗毛の牡馬セクレタリアトはベルモントステークスを驚異的な速さで走り、以来、どの馬もそれに匹敵していません。2分半足らずで、セクレタリアトはトラックを駆け抜け、最終的に31馬身、ほぼサッカーフィールドの4分の3もの差をつけて勝利しました。他の馬はあまりにも遅れており、テレビのフレームにすら映っていませんでした。50年後、品種改良と調教に数十億ドルが注ぎ込まれていますが、セクレタリアトの記録は今も破られていません。1973年6月9日:セクレタリアトがベルモントパークで他の馬を引き離す。画像:Getty Images。これがサラブレッドのパラドックスです。育種家は何世紀にもわたってより速い馬を作り出そうとしてきましたが、その過程で、馬が進化し続けたり、あるいは頑健さを保ったりすることを可能にする遺伝的多様性そのものを失わせてしまったのかもしれません。
このパラドックスは競馬場に限ったことではありません。馬は、テリヤ犬サイズの多指の森 обитательとして始まり、5500万年以上の進化と数千年の人間の介入を経て、アイスランドポニーのようなコンパクトなものから流線型の競走馬まで、あらゆるものになりました。その歴史のほとんどの間、自然選択はゆっくりと馬を形作ってきました。最近になって初めて、人間の野心が、スピード、持久力、そして従順さのために動物を品種改良することによって、主導権を握りました。その結果、形態とパフォーマンスにおいて驚異的な多様性が生まれましたが、遺伝的多様性は劇的に狭まりました。
最初の馬
物語は5500万年前、現在の北米を覆っていた暖かく湿った森の奥深くで始まります。最も初期のウマ科の動物を認識するのは難しいでしょう。ヒラコテリウムとして知られるこの動物は、高さわずか14インチ(約35cm)で、現代の馬よりもテリヤ犬に近い大きさでした。前足に4本、後ろ足に3本の指を持ち、柔らかく湿った地面を慎重に歩き回り、果物や葉をついばむのに理想的な適応をしていました。
1800万年から1500万年前の間に地球の気温が上昇すると、ウマ科の動物は、森林やサバンナに生息する種よりも上位の分類群である20以上の属に多様化しました。これらの系統のほとんどは、長い間絶滅してしまいましたが、今日では馬、シマウマ、ロバ、ドンキーを含むエクウス属のみが生き残っています。
数百万年かけて草原が広がるにつれて、ウマ科の動物は今日の馬へと進化しました。これほどよく記録された進化の物語はほとんどありません。19世紀、古生物学者のOCマーシュがアメリカ西部で豊富な馬の化石コレクションを発掘したとき、その重要性はすぐに認識されました。ここでは、進化の過程がほぼステップバイステップで示されていました。小さな多指の森 обитательから、果物や葉を食べるのではなく草を食べる大きな単指の動物へと移行する馬の姿です。
その単一の指(蹄はその爪です)は、馬の成功の鍵となる進化的な革新です。平原での生活は、長距離を効率的に走れる動物を有利にしました。硬く軽量な蹄はこれに役立ちます。人間のスプリンターが履く靴や、切断された人が使用する義足のランニングブレードのように、横方向のぐらつきを最小限に抑えながら、バネのようにエネルギーを蓄え放出します。
数百万年かけて、指の数は徐々に複数から1本に減りました。4300万年から3300万年前のメソヒップスは、まだほぼ同じ大きさの3本の指を持っており、それぞれが地面に触れていました。約2300万年前のヒッパリオンの時代には、中央の指が動物の体重の大部分を支えるようになり、外側の2本の指は痕跡に縮小し、中央の指が優位になりました。最終的に、プリオヒップスは現代の形態への決定的な一歩を踏み出し、しっかりした蹄を持つ単一の体重支持指を持つようになりました。この進化的合理化は、今日の馬の足を生み出しました。開けた地面を疾走するのに完全に適した、丈夫なケラチンの単一の蹄です。
現代の馬への道は、いくつかの迂回路を含んでいました。馬科の祖先であるヒラコテリウムは、約5500万年前から北米の化石記録に現れ、800万年後に再び姿を消しました。約1200万年前、3本の指を持っていましたが、現代の馬に似ていたヒッパリオンはユーラシア大陸に進出しました。短い四肢と独特な顔の骨格を持つヒッピディオンは、約300万年前から南米の平原や山岳地帯を歩き回っていました。そして、約200万年前、現在のロバとシマウマの最も近い共通祖先が、かつてアラスカとシベリア北東部を結んでいたベーリング陸橋を渡りました。
その後の50万年以内に、その子孫はユーラシア大陸全体に急速に拡大し、少なくとも2回アフリカに入りました。最初の移住の子孫は様々なシマウマに多様化し、2回目の移住は現代のロバとアフリカの野生ロバにつながりました。ラスコー洞窟(フランス)に描かれた野生馬の絵(約紀元前15,000年〜紀元前10,000年)。画像:Wikimedia Commons。
アメリカ大陸は最も初期の原馬の故郷でしたが、馬(ヒッピディオンや他の種を含む)は、約1万年前に巨大ナマケモノ、人間サイズのビーバー、車ほどの大きさのアルマジロなどの他の大型哺乳類と共に、西半球で絶滅しました。今日アメリカ大陸にいるすべての馬、アメリカ西部を自由に駆け回るムスタングを含む、は、スペイン征服後にヨーロッパから持ち込まれた馬の子孫であり、絶滅を免れた馬の系統の子孫です。
最初の馬の飼いならし
馬がいつ、どこで、どのように家畜化されたかは、野生の馬と初期の家畜化された馬の化石が非常に似ているため、最近まで謎のままでした。何十年もの間、考古学者は約5500年前に住んでいたカザフスタン北部のボタイ人(Botai people)を、最初の家畜化者であると指摘していました。発掘調査では、囲い、馬具の可能性のある証拠、さらには馬乳の残留物を含む陶器が見つかり、ボタイ人が単に野生馬を狩って食べていたのではなく、生活の多くの側面に馬を統合していたことを明確に示していました。
ボタイの馬は現代の馬の明らかな祖先であるように見えましたが、DNAは異なる物語を語りました。科学者がボタイ遺跡から採取した20頭の馬のゲノムを配列決定したところ、それらは現代の家畜品種とは遺伝的に似ていませんでした。代わりに、ボタイの馬は、1870年代後半にモンゴルの草原で発見され、長らく唯一の真の野生馬と考えられていたプルツワルスキー馬(Przewalski's horse)と密接にグループ化されました。プルツワルスキー馬は、ボタイの馬の最も近い現存する近縁種です。画像:Wikimedia Commons。
これは、プルツワルスキー馬が最後に生き残った真の野生馬であるという長年の信念に反して、それらはボタイで見つかった最も初期の家畜化された馬の野生化した近縁種であることを意味します。ボタイ人が最初に馬を家畜化した可能性はありますが、彼らの文化は消滅し、彼らの馬は野生に戻りました。
草原から厩舎へ
私たちが知っていて愛している馬は、異なる供給源から来ています。それらは1000年以上後、約4200年前に、現在のロシア南部のポントス・カスピ海草原で出現しました。この地域は、コサック、モンゴル帝国、フン族のような有名な騎馬戦士を生み出したのと同じ地域です。
科学者たちは、古代の馬の遺骸の遺伝子解析と炭素年代測定を組み合わせて、その正確な年代を確立することによって、これを解明しました。子馬は、両親からそれぞれ半分のDNAを受け継ぎます。これは信じられないほど正確に受け継がれ、約27億塩基対(DNAのデータ単位)が正しくコピーされますが、それでも毎回数十個のエラーが入り込みます。科学者は、化石から古代の祖先のDNAを取り出し、それを現代の子孫のDNAと比較し、蓄積された変異の数を数えることによって、経過した世代数を推定することができます。
2021年、科学者たちは、5万年から200年前までの273セットの骨からゲノムを配列決定しました。変異率を調べ、骨の正確な年代を炭素年代測定で確認することにより、彼らは