シマウマの縞々をめぐる進化生物学的冒険

Shigeyuki Koshikawa @Shirohara_kuina

@MasakiHoso この問題は考え続けて行きたいと思います。自分でシマウマをやるかどうかはともかく、何か自分に出来ることを考えてみたいと思います。いろいろな考えを聞けて有益でした。どうもありがとうございました。

Shigeyuki Koshikawa @Shirohara_kuina

@windowmoon シマウマの話ですよね？なぜシマのあるウマ（ロバ含む）がアフリカ以外にいないか、という問題ですか？考えたことがなかったので私にとっては新鮮な視点です。たぶんシマのあるウマは単系統かつ、すべてアフリカにいるので、要因を分離するのが難しいのではないでしょうか。

Hoso🐌 @MasakiHoso

@Shirohara_kuina いえいえ。お付き合いいただきありがとうございました。

Shigeru Kondo @turingpattern

@MasakiHoso @Shirohara_kuina こらこら、君たち。こんな楽しい議論を、一生懸命原稿を書いた本人をそっちのけでやるなんて、ひどいぢゃないか。しかも、もう終わってしまってる？

Shigeyuki Koshikawa @Shirohara_kuina

@turingpattern @MasakiHoso これは失礼いたしました。色々と考えるところがありました。現実に即したメカニズムから考えるのが私のスタイルなので、ウマの皮膚についてもう少し勉強したいと思います。たぶんですが色素細胞の分布の仕方は魚と違うように思います。

Shigeru Kondo @turingpattern

@Shirohara_kuina @MasakiHoso 作用分子や働いている細胞の種類（哺乳動物にはメラノサイトしかない）で言えば、確かに違うでしょう。しかし、もっと上位のレベルで見れば、違うと考える必然性は無いと思います。サケも馬も、同じように雑種が予測できるので。

Shigeyuki Koshikawa @Shirohara_kuina

@turingpattern モデルは美しく、予想と現実が大部分合致するるので、何らかの形で波が関与していることには納得です。モルフォゲンなり、隣接する細胞同士の相互作用で模様を作るには、縞の幅が大きすぎるようにも思えますが、メラノサイトの分布は胎児の時に決まるとお考えですか？

Shigeru Kondo @turingpattern

@Shirohara_kuina 哺乳動物の場合、生後は模様は変化せず拡大するだけなので、胎児期のかなり早期にできると考えられています。以前、ゼブラマウスで調べたところ、１０日目くらいには、既に縞のパターンらしきものがありました。

Shigeyuki Koshikawa @Shirohara_kuina

@turingpattern シマウマの縞がチューリング波だという説を補強するために有効な実験的データはなんでしょうか。やはり当面はゼブラフィッシュでメカニズムをつめることでしょうか。ゼブラマウスを使われる予定はありますか？

Shigeru Kondo @turingpattern

@Shirohara_kuina ゼブラフィッシュは、ビボでTuringの原理を満たす細胞動態（コラム前篇）が見えますので、基本的にTuringの原理で間違い無いと思います。シマウマの場合、今のところ掛け合わせのデータだけです。でも、同じ脊椎動物だし、他に縞を作る原理はないので・

Hoso🐌 @MasakiHoso

@turingpattern @Shirohara_kuina ご本人！いつも楽しませてもらっています。でも議論はだいたい終わっちゃいましたね。

Shigeru Kondo @turingpattern

@MasakiHoso @Shirohara_kuina そうですねえ。まあ、原理から考察できることと言えば、１）特に模様を作る原理を創造する必要はない、２）したがって、模様の自然選択へのメリットは極小で良い、という事です。だから、縞模様のメリットを考える必要はない。ということ。

Hoso🐌 @MasakiHoso

@turingpattern @Shirohara_kuina １と２は論理的につながらないと思います。容易に生じる変異であっても、自然選択のうえで不利なら、集団中に広がらないはずでは。

windowmoon＠𝕏 @windowmoon

@Shirohara_kuina 縞のある系統とない系統の分岐点付近の分布域変遷史がわかれば何かわかるかもしれないということです。先のコメントは縞のある馬が1種と思って書いてました。

Shigeru Kondo @turingpattern

@MasakiHoso @Shirohara_kuina 不利なら広まりません。しかし、ほんの少しでも有利であれば広まる可能性はある、と考えるのは間違いですか？縞を作る複雑な仕組みを作る必要がある、というのよりｍ遥かにハードルが低いという事です。

Hoso🐌 @MasakiHoso

@turingpattern @Shirohara_kuina 問題は広がるかどうかだと思うのですが。確かに、ここで帰無仮説として想定されている「（おそらく自然選択が必要な）複雑な仕組みがある可能性」は、自然選択によって進化した可能性の一部ですが、一部でしかないとも言えます。

Shigeyuki Koshikawa @Shirohara_kuina

@turingpattern ではメカニズム面では、あとは現実の分子機構がどうなっているか、どのようにTuring波が実現されているかをみるだけということでしょうか。究極要因は、また別の話ですね。

Shigeru Kondo @turingpattern

@MasakiHoso @Shirohara_kuina 「（自然選択が必要な）複雑な仕組みが背後にある」「複雑な仕組みは無い」の２択以外の選択肢は無いのでは？で、「無い」のであれば、中立な変異のドリフトか、ごくわずかな利点で広がる可能性がある、と考えます。

Shigeru Kondo @turingpattern

@MasakiHoso @Shirohara_kuina ウツボ、ウミウシ、ふぐなどでは、縞、斑点、キリン柄、豹柄などの、反応拡散模様の全てのバージョンがそろっています。どの種も生態・食性は似たりよったりなので、それぞれの模様ごとの利点を考えるのは不可能かと。

Hoso🐌 @MasakiHoso

@turingpattern @Shirohara_kuina いかに単純な仕組みであっても、広がるためには自然選択を必要とする場合があります。仕組みが単純であることは、適応進化の可能性を否定する材料として不十分では。

Hoso🐌 @MasakiHoso

@turingpattern @Shirohara_kuina evolvabilityの説明を意図されているのでしょうか？それでしたら、反応拡散波が共通して背景にあることが有力な仮説になると思います。

Shigeru Kondo @turingpattern

@MasakiHoso @Shirohara_kuina 適応進化の可能性を否定しているのでなく、「仕組みが単純なので中立な変異のドリフトか、ごくわずかな利点で広がる可能性が十分にある」、という今までには意識されなかった可能性を提示しています。

Wataru IWASAKI @iwasakiw

@turingpattern @MasakiHoso 拝読しました。私も「形質が生じる仕組みの単純さ」と「形質の有利・不利」の問題は分けて考える必要があると思います。前者は「その形質がどの程度頻繁に進化するか」、後者は「生じた形質がどの程度固定・維持されやすいか」と対応します。

Wataru IWASAKI @iwasakiw

@turingpattern @MasakiHoso 仕組みが単純なことと形質が独立に何度も進化していることは、解説されているようにきれいに対応しており、とても美しいと思います。ただシマウマの謎については、なぜその形質が草食動物として一見不利なのにも関わらず固定・維持されたか、

Wataru IWASAKI @iwasakiw

@turingpattern @MasakiHoso いわば「縞模様が生じた後」のことのことをさしているのだと思います。頻繁に獲得されやすい形質であれば、仮に不利であってもたまたまある集団において偶然固定されることがあることは確かですが、