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死のニューtの不可能な窮地

概要

  • Rough-Skinned Newtcommon garter snake の毒と耐性の進化的軍拡競争
  • 毒性・耐性進化には 代償コスト が存在
  • ガータースネークは newtの毒を体内に蓄積 し、自身の防御に利用
  • 警告色進化が制限 されるなど、newt側の不利な状況
  • 地域差や未解明な点も多く、進化生態学の研究対象

ニュートとガータースネークの進化的軍拡競争

  • Rough-Skinned Newtcommon garter snake (Thamnophis sirtalis) の間で進化的軍拡競争
  • ガータースネークは北米全域に分布する 中小型のヘビ
  • 主に 両生類(カエル・サンショウウオ・ニュート) を捕食
  • 特に Pacific Northwest 地域ではRough-Skinned Newtを好んで捕食
  • ニュートは tetrodotoxin (フグ毒と同じ神経毒)を持つ
    • この毒は体表の共生細菌によって産生
  • ガータースネークは tetrodotoxin耐性 を進化
  • ニュートはさらに 毒性を強化 する進化
  • この進化的フィードバックループが続く

毒と耐性進化のコスト

  • 毒性強化 には 代謝的負担 (細菌維持のためのエネルギー消費)が伴う
    • より強毒な個体ほど多くのカロリー消費
  • 耐性進化 もコストが推定される
    • 神経系の生化学的変化が必要
    • 反射速度低下・神経障害などの微細な影響の可能性
  • Pacific Northwest以外のガータースネークは 毒耐性が低い
    • 耐性進化には明確なデメリット存在の示唆

ガータースネークの毒利用戦略

  • ガータースネークは newtの毒を肝臓に蓄積
    • 自身の捕食者(アライグマ・カラス等)への防御手段
  • 自身で毒を産生する細菌は持たない
    • 体内の毒は時間とともに分解されるため、 定期的にnewtを摂取 し毒を補充
  • これにより 毒性獲得のためにnewtを好んで捕食

ニュートの進化的ジレンマ

  • ニュートは 高毒性維持 の代謝コストを背負う
  • 自分の毒への耐性進化 も必要
  • 警告色(aposematic coloring)進化が制限
    • 派手な色はガータースネークへの「食べてください」サインになるリスク
    • 結果、目立たない体色+脅威時のみ腹部を見せる行動
  • 毒性低下も困難
    • ガータースネークがより多く捕食し、毒を補充するだけ
  • 進化的に「勝てない・引き分けもできない・ゲームから降りられない」状況

地域差・未解明点

  • アラスカ北部 のnewtはガータースネークがほぼいないため毒性が低いが、例外的に高毒性個体群も存在
  • バンクーバー島 ではガータースネーク3種がいるが、軍拡競争が観察されず、比較的穏やかな関係
  • ガータースネーク自身が 警告色進化 する可能性
    • 一部オレゴン個体群でオレンジ色の斑点が見られるが、地域差が大きく未研究
  • 太平洋岸北西部の生態系 は氷期後2万年程度しか経過しておらず、進化の「途中経過」の可能性
  • 他にも Taricha属の他種 や、ガータースネーク属自体の複雑な分類など、未解明要素が多い

まとめ

  • Rough-Skinned Newtcommon garter snake の間で、毒と耐性を巡る複雑な進化的相互作用
  • 両者ともに 進化的コスト を背負いながら、終わりなき軍拡競争を続行
  • 地域による多様性や未解明な生態も多く、今後の研究が期待される分野

Hackerたちの意見

進化する抵抗力には代償が伴うこともある。直接的にはわからないけど、かなり推測できる。もしテトロドトキシンに対する抵抗が安くて簡単に進化するなら、すべての生物がそうなるはずだ。 [...] 確証はないけど、何かがあるはずだって思ってる。オレゴン州のガータースネークはテトロドトキシンに対してずっと抵抗が弱いことがわかってる。彼らはオレゴンの親戚が無視するような量で死んじゃうからね。だから、抵抗力を進化させるには何かしらのコストや欠点があるはずだ。実際のところ、それが本当にそうかはわからないけど、多くの動物にはこの特性を進化させたり維持したりする圧力がないんだよね。自然選択のプロセスにはチェックリストがあるわけじゃないし、全く先を見越さず、非常に単純な原則で動いてる:繁殖を助けるものなら何でもいいって感じ。牛はテトロドトキシン中毒で大きな数死んでるわけじゃないから、抵抗力を進化させる理由がないんだ。これはその地域以外のほとんどの動物にも当てはまる。犬は自分でビタミンCを合成できるから、壊血病にはならない。ほとんどの動物はそうなんだよね。人間と一部の霊長類が例外。先祖がビタミンC合成の特性を偶然失ったけど、これらの霊長類は木の上でビタミンCが豊富な果物を食べてたから、進化が気づかなかったんだ。ビタミンCを合成できることにデメリットはないし、その特性を失うことにメリットもない。繁殖には影響しなかった(当時は)。今となっては、みんなその特性を持ってる。もしかしたら、これらのヘビにはコストがあるのかもしれない。でも、それがあるかどうかは確定的じゃない。

間違ってはいないけど、それを系譜的な問題解決の「コスト」として捉えることもできる。一つの制約が減ることで、他の進化的圧力に適応しやすくなるからね。

この主張には俺もびっくりした。進化って供給と需要、コストと利益、能力と制約のバランスが取れてない、ただの運に左右されてるだけなんだよね。

でも、テトロドトキシン中毒で動物や人が亡くなることはあるから、やっぱりプレッシャーはあるよね。だから、もし安くて簡単にできるなら、みんな進化してたかもしれない。安さの閾値がすごく高いのかもね。

タイトルが好きだし、素晴らしい記事だね。これ、全然関係ないかもしれないけど、「イモリ」って見るたびに、カレル・チャペックが1920年の戯曲『R.U.R.』でロボットって言葉を作ったことを思い出すんだ。それから「イモリとの戦争」も書いたし…本当に賢い両生類だよね。シェアしてくれてありがとう。

フランス人として、この言葉を見るのは初めてだよ。頭の中では「死のニュース」って解釈しちゃう。

一度、ウィラメットバレーの農場で若者たちとキノコ採りをしたことがあるんだけど、そこにはたくさんのイモリがいたんだ。みんなに触らないように警告したんだけど、夕食を準備した後、一人の女の子がすごく具合が悪くなって、私もそうなった。他の人たちは大丈夫だったのに。私は間違ってキノコを見分けたんじゃないかと心配したけど、結局彼女がイモリに触って、そのバクテリアが彼女が採ったキノコに移ったみたい。私はそのキノコを洗うときに感染したんだ。その夜、何度も吐いたよ。振り返ってみると、あんなにキノコをしっかり洗わなかったら、もっとひどいことになってたかもしれない。

野生のキノコを食べるのは、ウィングスーツやレクリエーションのクマと相撲を取ること以外では、最悪のコスト/ベネフィット比だと思う。数時間の勉強と死のリスクを引き換えに、50から100カロリーの食べ物が得られる。10世紀には、平均的な人が一回の不作で飢え死にするかもしれなかったから、意味があったかもしれないけど、今はちょっと正当化するのが難しいね。

子供の頃、テトロドトキシン中毒にならなかったのが本当に驚きだよ。あのザラザラしたヒキガエルで遊んでたし、どこにでもいたから、手を洗うなんて誰も気にしてなかったし。

実際、答えがあることがわかった:ガータースネークはテトロドトキシンを肝臓に蓄積して、捕食者に対して毒性を持つようになる。二次的な効果って本当に面白いね。

興味深い記事だね。いくつかの疑問が浮かぶ:> 毒が弱いイモリ?それは食べられちゃう。抵抗が弱いヘビ?飲み込めるイモリを見つけるのが大変で、毒を盗むこともできない。だから、軍拡競争は続く。ヘビはどうやってイモリの毒が弱いか強いかを知るの?特定のイモリを避けて他のを食べるのか、それとも出会ったイモリは全部食べちゃうのか?強毒のイモリはヘビに食べられた時に生き残るの?

その段落の前の文が答えになってると思う。重要な文脈は、ガータースネークは獲物を丸ごと飲み込む傾向があるってこと。要するに、強い毒を持つイモリは食べられる試みから生き残る。> それがなぜイモリがどんどん毒性を強く進化させるのかを説明してる:ヘビは一般的にイモリを食べたいと思ってるけど、個体のイモリが十分に強い毒を持っていたら、ヘビはそれを吐き出して別のイモリを狙うかもしれない。毒が弱いイモリ?それは食べられちゃう。抵抗が弱いヘビ?飲み込めるイモリを見つけるのが大変で、毒を盗むこともできない。だから、軍拡競争は続く。

記事の別のところで、蛇がヒキガエルを吐き出すことがあるって書いてあったね。強すぎると、チリペッパーを食べた人間みたいな感じかな。

ヒキガエルによる人間の中毒って、意外と珍しいのかな。俺はこの地域でずっと暮らしてるけど、こんな話は聞いたことないよ!

子供の頃、ヒキガエルとは少なくとも何十回も遊んだと思う。森の葉っぱや丸太の下、そして育った川の近くには、いつもいたからね。

PNWに住んでるけど、ガータースネークは何百匹も見るし、ヒキガエルもいるけど、ザラザラヒキガエルは見たことない。こんな生き物がいるなんて知らなかったよ。

どうやら、蛇の免疫は地元のカゲロウに比べると全然ダメみたいだね。

結局、答えがあるみたいだね:ガータースネークはテトロドトキシンを肝臓に蓄積するんだ。これで自分の捕食者に対して毒になる。でも、ヒキガエルの防御とは違って、皮膚に毒があるから、捕食者が吐き出したり、動けなくなったりすることがある。つまり、攻撃されたヒキガエルの中には生き残るやつもいるってこと。肝臓を食べると蛇は死んじゃうし、特定の蛇が免疫を持ってるかどうかなんて見分けられないから、どうやって捕食者を遠ざけるんだろう?(特に、この免疫を持ってる蛇の範囲が限られてて、その捕食者が必ずしも同じ範囲にいるわけじゃないからね。カラスや猛禽類とか。)

自分のデグーグルしたMurena /e/ OSのPixel 5なら、そんな問題はないと思うよ。

有毒な青環タコについての記事もさらに興味深いね。