[公開日] 2024 年 5 月 9 日午後 4 時 17 分 (BST)
著作者 Matthew Wills, Tim Rock
進化の観点から見ると、小さいことは本当にすばらしいようです。 最大の恐竜 (largest dinosaurs)、翼竜 (pterosaurs)、哺乳類 (mammals)は印象的に見えるかもしれませんが、これらの巨大動物の数を、顕微鏡レベルの バクテリア や単細胞の藻類や菌類の方がはるかに上回っています。 小さな生物も太古から存在しており、信じられないほどの回復力を持っています。
単細胞生物の最初の証拠は約 38 億年前 に遡り、新しく形成された地球が有機生命体が出現できるほど冷えた直後に遡ります。 多細胞動物が進化したのは 10 億年未満で、より大型で複雑な動物が出現したのは 5 億年ほど前です。 地球の歴史のほとんどの間、この惑星は人間の髪の毛の直径よりも大きくない生物によって支配されてきました。
大型動物は 成長して成熟するまでに時間がかかる 傾向があるため、繁殖が遅くなります。 マウスの世代期間: generation time（新生児が成長して出産するまでにかかる時間）は 約 12 週間 と短いのに対し、ゾウの場合は 25 年 近くかかります。
大型種は 進化が遅い 傾向があり、物理的および生物学的環境の長期的な変化に対処する能力が低い可能性があります。 より大型の生物は、大量絶滅の際にも状況が悪化する 傾向があります。 6,600万年前に恐竜を絶滅させた小惑星の衝突で生き残った 飼い猫ほど大きなものはありませんでした。
非常に大きくなると、より多くの特殊化 (specialisation) とより遅い繁殖 (reproduction) が必要になり、その両方が環境の激変 (environmental upheavals) から生き残る可能性を減らします。 たとえば、大型の脊椎動物 (vertebrates) には、不釣り合いに厚い骨と大きな筋肉が必要です。 ゾウほどの大きさのトガリネズミ (shrew) が歩こうとするとすぐに足を骨折してしまいます。
picture: Velvet worms are soft-bodied, many-legged animals. Dr Morley Read/Shutterstock ベルベットワームは、体が柔らかく、足が多い動物です。
したがって、動物の多くのグループが 比較的小さなサイズで始まっている ように見えることは驚くべきことではなく、最も初期に分岐した見本は通常非常に小さいです。 羽のある昆虫の姉妹グループには、微小なトビムシ: springtails（主に 6 mm 未満）が含まれます。一方、微細な緩歩動物または「クマムシ: water bears」は、節足動物: arthropods（クモや甲殻類を含む）やベルベットワームの姉妹グループです。
初期の哺乳類や初期の恐竜の一部（体長 2 メートル未満のエオラプトル: Eoraptor など）も、その後の巨大な親戚に比べて比較的小型でした。
なぜわざわざ大きくなる必要があるのでしょうか？
大きいことには多くの利点があります。 体が大きいほど、捕食者から逃れ易くなり（ゾウ: elephants やクジラ: whales には人間以外の敵がほとんどいない）、獲物を狩ったり、ライバルに打ち勝ったり、一時的な困難に耐えたりすることが容易になる可能性があります。
また、より大きな生物は（表面積が比較的小さいため）熱を節約するのに優れ、知性を発揮する可能性がより高い傾向があります。
しかし科学者らは、細胞の大きさには上限があると考えています。 細胞分裂の仕組みは、小さ過ぎるサイズでも大き過ぎるサイズでも壊れます。
すべての生き物は、ガリレオ・ガリレイ (Galileo Galilei) が指摘した普遍的な物理的制約とも闘わなければなりません。 セルが大きくなると、単位体積あたりの表面積が小さくなる傾向があります。 これは、細胞外でのガス、栄養素、老廃物の分子の自然な動き（拡散: diffusion）だけでは、輸送システムなしでは物事を動かし続けるのに十分ではないことを意味します。 これらの分子は、より大きな細胞内でもさらに移動する必要があります。
したがって、より大きな生物を構築するには 2 つのことが必要です。 まず、多くのセルをグループ化して、連携して動作できる ようにします。 第二に、構造のサポート、食物の消化、酸素や CO₂ などの移動など、さまざまな仕事に特化したさまざまな細胞を作成します。
別の方法は、平らまたは糸状になる (馬毛虫: horsehair worms など)、または薄くて平らになる (扁形虫: flatworms など) ことです。 これらの動物は、細胞 (またはその内容物) が周囲の空気や水から遠く離れていないため、内部輸送システムを必要としません。
古生物学者のエドワード・コープ: Edward Cope (1840-1897) は、すべての系統の個体は進化の過程でサイズが増大する傾向があると提案しました。 これは統計的な意味では真実ですが、多くの例外がある一方で、大量絶滅の出来事は多くの場合、物事をスペクトルの小さな端にリセットします。
ほぼすべての主要な動物グループのサイズ分布をプロットすると、驚くほど正の偏りがあることがわかります。ほとんどの種は、親グループ内の最大サイズよりも最小サイズにはるかに近く、大きな種は比較的少数です。 たとえば、昆虫には他のすべての動物グループを合わせたよりも多くの種（約 500 万種）があり、間違いなく地球上で最も成功した動物グループとなっています。
ほとんどの昆虫は甲虫で、平均体長は 6 mm 程度です。 ヘラクレス: the Hercules（体長17cm）やエレファント: elephant（体長13cm）のような巨大なカブトムシは非常にまれです。
小さな弱者は地球を、そしてその先をも受け継ぐだろう
生物はより大きなサイズに進化する傾向があるにもかかわらず、最も単純で最も小さな生物は、より大きな生物にはない驚くべき能力を数多く持っています。
これらの小さな「極限環境微生物: extremophiles」の多くは、他のほとんどの生命体を絶滅させるような環境でも生き残ることができます。
一部の古細菌: archaea（核を持たない単細胞生物）は、深海の噴出口 付近で 200 ℃を超える温度に耐えることができる一方で、他の種は 高濃度の塩分、酸性、アルカリ性 の水中でも繁殖できます。 同様に、緩歩動物の小さな仲間は、150℃から-200℃ の温度、宇宙の真空、数十年間の乾燥、そして人間を殺すのに必要な放射線量の1,000倍の放射線量に耐えることができます。
2マイルの固い岩の下でも生きられる小さな線虫 (nematode worms) さえも存在します。
一部の科学者は、微生物は隕石の内部で惑星間旅行 (interplanetary journeys) を生き延びることができると考えています。 科学者たちはまた、太陽系の他の場所で発見された生命は、小さく始まった地球上の生命と共通の起源を持っている可能性があると考えています。
この記事は、クリエイティブコモンズライセンス(CCL)の下で The Conversation と各著作者からの承認に基づき再発行されています。日本語訳は archive4ones(Koichi Ikenoue) の翻訳責任で行われています。オリジナルの記事を読めます。original article.
