新たな研究によると、アジアの魚類の一種であるドジョウの仲間の中には、驚くほど多くの種類が四肢を使って陸上を歩行できることがわかった。これは、最古の動物がどのようにして地面の上を歩き回ることができたのかを説明できる発見かもしれない。
南アジアのドジョウは、流れの速い水域で岩にしがみついている姿がよく見られる小魚の一種です。Journal of Morphology誌に掲載された新たな研究によると、少なくとも11種のドジョウが、その特異な解剖学的特徴から陸上を歩くことができることが示唆されています。少なくとも1種、Cryptotora thamicolaと呼ばれる盲目の洞窟魚が実際に陸上を歩いているところを捕獲されていますが、今回の研究では、他のドジョウも同様に陸上を歩くことができることが示唆されています。
ニュージャージー工科大学の生物学者で、本研究の主任研究者であるブルック・フラマン氏は、同僚と共に、ヒルストリームドジョウの標本29点を分析しました。研究チームはマイクロCTスキャンを用いて、様々な標本の特徴的な形状、筋肉群、骨格構造を観察・比較しました。
フロリダ自然史博物館、ルイジアナ州立大学、タイのメージョ大学の科学者を含むこの国際研究チームは、ドジョウ72匹のDNAを採取し、進化の系図を再構築するなど、遺伝子に関する研究も行った。
物理的分析と遺伝子分析を合わせると、魚類の珍しい陸上歩行能力が明らかになった。
「ほとんどの魚では、背骨と腹鰭の間に骨のつながりがありません。しかし、この魚は股関節を持っている点で異なります」とフラマン氏はメールで説明した。「股関節は仙骨の一種で、私たちが研究した魚の中には、非常に細くつながりが弱いものから、頑丈でしっかりとしたつながりを持つものまで、3つの形態学的変異体があることがわかりました。最も大きく頑丈な股関節を持つ魚が、最も優れた歩行能力を持っていると考えられます。」
調査対象となった魚のうち、11種にこのような頑丈な腰、つまり骨盤帯が備わっていることが分かりました。興味深いことに、その結果生じた歩き方は、陸上のサンショウウオの歩行を彷彿とさせます。前述のように、歩行する渓流ドジョウの唯一の記録例は、洞窟エンゼルフィッシュとしても知られるCryptotora thamicolaです。この盲目の魚は、陸上での歩行に加えて、四肢を使って滝を登る姿も観察されています。
フラマン氏によると、これらの骨盤の適応により、魚は鰭を地面に押し付け、歩くたびに体を前方に押し上げることができるという。これらの特徴は、川や小川などの流れの速い水域への適応として進化した可能性が高い。洞窟エンゼルフィッシュでは、この移動性の向上により、酸素を豊富に含む水域へのアクセスが容易になったと考えられ、これはこの科の重要な特性である。
フロリダ自然史博物館の生物学者で、この研究の共著者でもあるザック・ランドール氏は、NJITのプレスリリースで、これらの特徴は「これらの魚が生息する急流の環境で流されないようにするための鍵となる可能性が高い」と説明しました。さらにランドール氏は、「この論文の本当に素晴らしい点は、頑丈な腹帯が、ヒルストリームドジョウ科において私たちが考えていたよりも一般的であることを、非常に詳細に示していることです」と付け加えました。
フラマン氏は、これらの魚は中間種、つまり完全な水生動物と陸上で生活できる動物との間のミッシングリンクのようなものではないと述べた。
「しかし、進化の過程において、生物は自然淘汰による同様の圧力に直面した結果、繰り返し類似した形態へと収束してきたことが分かっています」と彼女は述べた。「そして、物理学は時間とともに変化しないことも分かっています。ですから、この魚の歩き方のメカニズムから学び、絶滅した初期の動物がどのように歩いていたのかをより深く理解するために活用できるのです。」
実際、研究チームは今、まさにその点、つまりこの驚くべき魚の歩行メカニズムに注目しています。そのため、研究チームは研究室で、高速ビデオカメラと筋活動を記録する技術を用いて、ヒルストリームドジョウの歩行運動を研究しています。
https://gizmodo.com/fascinating-experiment-uses-a-robot-to-recreate-the-wal-1831803611
「生きた魚の歩行情報を利用して、現在開発中の両生類ロボット魚をプログラムすることができます」とフラマン氏は述べた。「この魚ロボットを化石の形態を再現するように改造することで、機能形態学や運動力学を研究できるようになります。」
このような研究は過去にも行われており、特に絶滅種、例えばオロバテスとして知られる初期の陸上歩行生物などを対象に行われてきました。私たちは今、研究チームが開発したロボット洞窟エンゼルフィッシュと、そこから得られる科学的知見に期待を寄せています。
