ゲノムと化石が示す、コウモリの起源は欧州の可能性

コウモリの歴史は欧州で始まり、その後、子孫が世界へ広がったのかもしれない。9月23日にNatureで発表された復元は、この起源を支持している。研究では103種のゲノムと、現生動物および化石の解剖学的情報を集めた。結果は、DNAに残る類縁関係、体の形、過去の動物がいた場所という痕跡の組み合わせから生まれた。これらの記録を合わせることで、最初期の系統がどこにいて、どう多様性を獲得したのかを調べられる。

飛行によってコウモリは遠くまで移動できるため、現在の分布だけではグループの起源を特定できない。羽ばたきによる動力飛行ができる唯一の哺乳類であり、今では南極を除くすべての大陸に生息する。1500種を超えるコウモリには、昆虫、果実、花蜜などを食べる種が含まれる。この歴史をたどるには、後の分散と最初期の個体群がいた地域を区別し、乏しい化石記録や解き明かしにくい遺伝的関係にも向き合う必要がある。

Ariadna E. Moralesらによる今回の研究で、Bat1Kコンソーシアムの国際チームは、まず遺伝的な比較を改善した。参照ゲノムとは、DNA配列を整理して組み立て、動物間で対応する部分を探したり比較したりする基準としたものだ。今回は、DNAがまとまる構造である染色体の規模まで配列を組み立てた。そのため、多数のばらばらな断片だけに頼らず、より連続した構造の中で区間を比較できる。

103種は、公認されているコウモリの全21科を代表し、42件のゲノム組み立てがこの研究で行われた。研究者は、特定の機能に対する選択の直接的な影響が比較的小さい、中立と考えられるDNA領域を使い、祖先との関係を推定した。得られた関係の樹形図は系統樹と呼ばれ、どの系統がより近い祖先を共有するかを示す。ただし、ゲノムのすべての部分が同じ歴史を語るわけではない。急速な系統分岐、古代の交雑、独立に進化した類似性は、食い違うシグナルを生みうる。

化石は比較に時間と場所の基準を加えた。解剖学的データには、化石種44種を含む65種の699の特徴が集められた。各標本の形は系統樹上の位置を決める助けとなり、その年代はある系統がいつまでに存在したかを示す。発見場所は地理的な存在を記録する。モデルはこれらを組み合わせ、系統が生まれ、消え、不完全な記録を残すことを考慮しながら、時期、類縁関係、移動を推定する。

これらの情報を統合すると、復元は暁新世末期の欧州起源を支持した。暁新世は約5600万年前に終わった地質時代である。従来の仮説は、北米、アフリカ、アジアを挙げていた。新たな解析では、分子情報だけに基づく推定と比べて、化石の代表が見つかっていない初期の枝も短くなった。保存された標本を加えたことで、提案される地理的な起源と、最初期の歴史の推定期間の両方が変わったことになる。

もう一つの結果は、音を出し、返ってくる反響を読み取って障害物や獲物の位置を知る、反響定位に関わる。調べられた方式では、音は喉頭で作られる。化石の系統樹上の位置は、この能力が現生の科の多様化より前に存在したことを示す。飛行もまた、グループの初期の歴史に含まれていた。ただし、どちらの能力が先に現れたかは、今回の解析でも決まらない。その問いには、系統の起源に近い動物をさらに知る必要がある。

欧州起源は、利用できる化石と、それらを整理するモデルに依存した推論である。コウモリの成立をたどれるような移行段階の動物は、いまだ不明だ。新しい系統樹の貢献は、この空白を調べ、飛行や反響による位置把握などの特徴が各系統にどう分布したかを理解するための、より一貫した枠組みを提供することにある。類縁関係、解剖、場所を合わせることで、従来は過去のより分散した断片から調べられていた問いが結び付いた。