ペンギンの生き残りに黄信号、「現代の気候変動に素早く適応できるか疑問」

企鹅的生存亮黄灯：能否快速适应现代气候变化


進化速度が鳥で最も遅かった、前例のない大規模研究で明らかに
南極の雪山を滑り降り、極寒の海を元気に泳ぐ。ペンギンは周囲の環境に完璧に適応しているように見える。しかし、このカリスマ的な鳥は最初から飛べない海鳥だったわけではない。飛ぶ鳥から泳ぐ鳥へと進化するにあたって、まったくと言っていいほど新しい技術、体形、機能を手に入れたのだ。
この進化をかつてない方法で描き出し、気候がペンギンの運命をどのように変えたかを検証した成果が、7月19日付で学術誌「Nature Communications」に発表された。化石記録とゲノムデータを組み合わせた、前例のない規模の研究だ。
「ペンギンは最も楽しい進化の産物です」と、米コネティカット州グリニッジにあるブルース博物館の鳥類古生物学者で、論文の著者の一人であるダニエル・セプカ氏は語る。「彼らは祖先と全く異なるボディプラン（体の基本的な構造）とライフスタイルを適合させてきました」
論文によれば、約6600万年前の白亜紀と古第三紀の間に起きた大量絶滅の後、初期のペンギンは南半球のあちこちにできたニッチ（生態的地位）に驚くほど素早く適応したという。鳥類以外の恐竜が絶滅し、ほかの動物に繁栄の余地が生まれたため、ペンギンは南半球のさまざまな気候帯、生物群系に入り込んだ。

在史无前例的大规模研究中，其进化速度是鸟类中最慢的
滑下南极的雪山，在极寒的大海中健康地游泳。企鹅看起来完美地适应了周围的环境。但是，这种拥有超凡魅力的鸟并不是一开始就不能飞的海鸟。在从飞鸟进化为游泳的鸟时，可以说完全得到了新的技术、体形、功能。
7月19日，在学术杂志《Nature Communications》上发表了用前所未有的方法描绘的这种进化，验证气候如何改变企鹅命运的成果。这是一项史无前例的，结合了化石记录和基因组数据的大规模研究。
“企鹅是最快乐的进化产物，”位于美国康涅狄格州格林威治的布鲁斯博物馆鸟类古生物学家、论文作者之一丹尼尔·塞普卡说。“他们已经适应了与祖先完全不同的身体基本结构和生活方式。”
论文指出，在大约6600万年前白垩纪和古第三纪之间发生的大量灭绝之后，早期的企鹅惊人地迅速适应了南半球各处形成的生态地位。由于鸟类以外的恐龙灭绝，其他动物产生了繁荣的余地，企鹅进入了南半球的各种气候带、生物群系。

ただし、この研究は同時に、ペンギンは鳥類で最も進化の速度が遅いことも明らかにした。つまり、大量絶滅後、海洋生物になってから、遺伝子の変異の速度が著しく低下している。そのため、現代の猛烈なスピードの気候変動に素早く適応できるかどうか疑問だ、と研究チームは述べている。
ブラジル、ニュージーランド、南アフリカなど、多様な環境に暮らすペンギン18種ほどのうち、半数以上が国際自然保護連合（IUCN）のレッドリストで絶滅危惧種（endangered）または危急種（vulnerable）に指定されている。
「進化の速度が落ちているせいで、現代のペンギンは古代のペンギンに比べて、急激な環境変化を生き延びる能力が不足しているのかもしれません」と、ニュージーランド、カンタベリー大学の鳥類古生物学者バネッサ・デ・ピエトリ氏は話す。デ・ピエトリ氏は今回の研究に参加していない。
「ペンギンは特殊化し、自らを窮地に追い込んでしまったのでしょうか？ おそらく、そうなのでしょう」

不过，这项研究同时也表明，企鹅在鸟类中进化速度最慢。也就是说，企业在大灭绝后，成为海洋生物后，基因变异的速度显著降低。因此，研究小组说：能否快速适应现代快速气候变化令人怀疑。
在巴西、新西兰、南非等18种生活在各种环境中的企鹅中，半数以上被国际自然保护联盟（IUCN）的红色名单指定为濒危物种或危急物种。
新西兰坎特伯雷大学鸟类古生物学家巴内萨·德·皮埃特里说：“也许是因为进化速度下降，现代企鹅与古代企鹅相比，缺乏在急剧的环境变化中生存的能力。”。德皮埃特里虽然没有参加这次研究，但是他也提到“企鹅是特殊化物种，但也因此可能会把自己逼入绝境的，恐怕会是这样吧。”
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水中生活に適応、進化
ペンギンの進化に関するこれまでの研究は、全ペンギン種の約4分の3がすでに絶滅しており、化石記録でしか語られていなかった。今回のように、完全な化石記録に加えて、現生種、最近絶滅した種すべてのゲノムを組み合わせた研究は前例がない。ニュージーランド、オタゴ大学の古生物学者ニック・ローレンス氏は、「ペンギンの進化を理解するための素晴らしいアプローチです」と第三者の立場で評価する。
研究チームは化石記録とゲノムという2つの巨大なデータセットを組み合わせて、ペンギンの系統樹を精緻化。ペンギンが多様になった時代を特定し、個体数の変化を描き出し、水中生活への移行につながった遺伝子を突き止めた。
「本当の意味で、全体像が見えてきました」とセプカ氏は振り返る。

适应水中生活，进化
此前对企鹅进化的研究表明，约四分之三的所有企鹅物种已经灭绝，仅在化石记录中提及。像这次这样，除了完整的化石记录之外，将现存种和最近灭绝的所有物种的基因组组合起来的研究是史无前例的。新西兰，渥太华大学的古生物学家尼克·劳伦斯，以第三者的立场评价「这是理解企鹅的进化的极好的方法」。
研究小组将化石记录和基因组这两个巨大的数据集组合起来，使企鹅的分支更清晰。确定了企鹅多样化的时间，描绘了个体数的变化，以及找到了和企鹅进入水中生活相关的基因。
塞普卡回顾说：“从真正意义上来说，看到了企鹅的全貌。”。

デ・ピエトリ氏によれば、ペンギンの直接の祖先は、化石がないため、まだ不明だという。謎に包まれたその子孫、つまり最初のペンギンが現れたのはおそらく6000万年以上前、アホウドリやミズナギドリに似た飛ぶ鳥のグループから分岐したと思われる。
ペンギンのゲノムを解析した結果、泳ぐための硬いフリッパー（翼）と防水性の羽毛、体温を維持する厚い皮膚と脂肪、潜水して水中でものを見る機能と体内に酸素を蓄える力を獲得した経緯が明らかになった。
これらの適応についてはすでに知られていたが、現存するペンギンのゲノムをすべて比較することで、研究チームは適応の原因となった遺伝子を特定できた。また、ゲノムと化石記録を結び付けることで、その遺伝子とそれぞれの種が現れた時期を推定できた。そして最後に、すべてを気候と結び付けた。

戴·皮埃特里说，企鹅的直接祖先因为没有化石，所以还不清楚。被谜团包围的其子孙，也就是最初的企鹅出现时间大概是在6000万多年前，从与信天翁和水獭相似的飞鸟群中分支出来的。
对企鹅的基因组进行分析的结果表明，获得了用于游泳的坚硬的羽毛（翅膀）和防水性的羽毛、维持体温的厚皮肤和脂肪、在水中看东西的功能和体内积蓄氧气的能力。
虽然关于这些适应已经为人所知，但通过比较所有现存企鹅的基因组，研究小组能够确定适应原因的基因。另外，通过结合基因组和化石记录，可以推测其基因和各个物种出现的时期。最后，一切都与气候联系在一起。

気候変動に応じて多様化
ペンギンの進化は、最初の急速な適応以降、徐々に減速していった（ちなみにキツツキの進化は鳥で最速の部類に入るが、その理由は謎のままだ）。
海洋環境に合わせて進化したペンギンはその後、繰り返される気候変動に適応しなければならなかった。そして200万年余り前、最終氷期が始まったころ、爆発的に種が多様化した。氷床が拡大し、環境が変化すると、ペンギンたちは移動し、多くの場合、ほかのグループから完全に切り離された。氷に隔てられ、数十万年をかけて、ペンギンは現存する多様な種へと進化した。
過去の研究でもこのような仮説が提示されていたが、今回ゲノムデータと化石記録を組み合わせたおかげで、最も強力な証拠が生まれた。
「この研究は、ペンギンの歴史を通じて、種の多様化が主要な気候変動とどのように相関しているかをゲノムの文脈で実にうまく証明しています」とデ・ピエトリ氏は話す。

气候变化多样化
企鹅的进化在最初的快速适应之后，逐渐减速（顺便说一下，啄木鸟的进化属于鸟类中最快的一类，其理由仍然是个谜）。
随着海洋环境而进化的企鹅后来不得不适应不断重复的气候变化。200万多年前，在末次冰期开始的时候，物种发生了爆炸性的多样化。当冰床扩大，环境发生变化时，企鹅们移动了，在很多情况下，它们被完全从其他群体中分离出来。被冰隔开，经过数十万年，企鹅进化成现存的多种物种。
过去的研究也提出了这样的假说，但这次结合基因组数据和化石记录，产生了最强有力的证据。
“这项研究通过企鹅的历史以及基因的变迁，确实很好地证明了物种多样化与主要气候变化是如何相关联的。”

ペンギンの運命は人類と共に
ペンギンは過去の気候変動に適応しつつ進化を遂げてきた。しかし、現在の気候変動は桁違いにペースが速いため、ペンギンは今、これまで経験したことがない進化の課題を突き付けられている。研究チームは、ペンギンがこの難局を乗り越えられないのではないかと考えている。
「多くのペンギンは気候変動の影響が極めて大きく出ている地域に暮らしています」とセプカ氏は語る。特に、ヒゲペンギンをはじめとする南極の種が危険にさらされている。南極大陸は1990年代前半から約3兆トンの氷を失っている。特定の島に生息するペンギンも「ほかに行き場がない」ため、弱い立場にあるとセプカ氏は述べている。
「ペンギンの運命は人類の運命と強力に結び付いていると思います。本当に」

企鹅的命运和人类一起
企鹅在适应过去的气候变化的同时实现了进化。但是，由于现在的气候变化速度惊人，企鹅现在面临着前所未有的进化课题。研究小组认为企鹅可能无法渡过这一难关。
塞普卡说：“很多企鹅生活在受气候变化影响极大的地区。”。特别是，以企鹅为首的南极物种面临着危险。南极洲从20世纪90年代前半期开始失去了约3万亿吨的冰。塞普卡说，生活在特定岛屿上的企鹅也因为“没有其他去处”而处于弱势。
“我认为企鹅的命运与人类的命运有着强有力的联系，真的。”