三本足の動物が存在しない理由の背後にある科学を発見する

SF 映画を見た後、なぜ地球上の生命がそのように進化したのか疑問に思ったことがあるかもしれません。映画に登場する惑星のような三本足の動物がいたらどうでしょうか?すでに地球上に数多くの奇妙な生き物がいることを考えると、それは論理的な進化の結果のように見えるかもしれません。しかし、なぜ三本足の生き物が存在しないのかという答えは非常に簡単です。

結局のところ、この質問には 2 つの方法で答えることができます。なぜ地球上の生命は四本足の陸地に進化したのでしょうか?そして、なぜほとんどの生命は 4 本足のまま、または 3 本足を飛ばして 2 本足に直行したのでしょうか?

魚から 進化した 四本足の生き物。先史時代（および現代）の 、水中で体の向きを変え、体を推進して獲物を捕まえたり、捕食者を避けるために、一定の数のヒレを必要としていました。約 3 億 6,000 万年前に生命が陸上に進出し始めたとき (食べられることから逃れるため、または食べやすい食べ物を求めて)、これらのヒレは、生まれたばかりの魚が水辺の砂や石の上を移動し移動するのに役立ちました。何百万年、何十億年もかけて、これらの魚は陸上で呼吸できる両生類のような生き物に進化しました。当時、彼らのヒレは陸上を歩くことができる手足として機能していました。

当然のことながら、小さな 変化により、一部のヒレは他のヒレよりも陸上での歩行が得意になりました。足への進化の飛躍をもたらしたヒレは、陸上で生きるために進化した魚の腹にある4つのヒレでした。

興味深いことに、このヒレから脚への移行は 驚くほど簡単 でした。私たちの両生類の祖先が浜辺を運んでいた足は、その魚のような親戚のヒレとそれほど違いはありませんでした。魚には多くの種類があり、その多くは陸上の生活に容易に適応できるようにする独特の骨格構造を持っていました。言い換えれば、一部の種にとって、水から陸への飛躍は、私たちが考えているほど重要ではなかったのです。

これらの動物（四足動物として知られています）は陸上のみで生活するように進化したため、4本足の骨格構造を維持しました。その後の進化の変化により、4 脚システムが改良されました。

お気づきかもしれませんが、4本以上の足を持つ動物は他にもいます。これらには、多くの種類の昆虫、軟体動物、甲殻類が含まれます。 4本足の私たちの祖先が、6本、8本、さらには何百本もの足を持つこれほど多様な種に進化したのは奇妙に思えるかもしれませんが、真実ははるかに単純です。これらの生き物は、実際には、私たちが知っている哺乳類、トカゲ、鳥、その他の動物とは別に 。多くの対の足の成長を含む進化の歴史により、他の動物が対処する必要のない環境や危険に対して適応し、繁栄することができました。これらの動物がどのように、そしてなぜそのように進化したのかを詳細に説明すると、ここで説明できるスペースよりもはるかに長い時間がかかります。

専ら四足歩行から二足歩行への は、いくつかの理由で起こりました。多くの場合、それは同時に異なる種で起こりました。これを収斂進化と呼びます。たとえば、恐竜は何百万年もかけて二本足で歩くように進化しました。この進化により、彼らはより速く移動し、エネルギーをより効率的に使えるようになりました。

新しい四肢をゼロから成長させるよりも、2 つの対称的な四肢が進化して新しい機能に発展する方が簡単です。一部の動物が二足歩行に進化するにつれて、前足も新たな機能を獲得するように進化しました。これらの前肢はこれらの新しい機能 (食べる、物をつかむ、登るなど) を十分に果たすことができ、後肢は問題なく歩くことができたため、進化の過程で 3 番目の肢が加わる必要はありませんでした。二本足の生き物に三本目の足を加えるのは進化の逆行だろう。そうなると、より効率的な移動手段の効率が低下してしまいます。

進化では、突然変異、遺伝子流動、自然選択、遺伝的浮動などのツールを使用して、種が環境に適応できるようにします。進化は生物にすでに存在する資源に基づいて行われるということを覚えておくことが重要です。さらに、動物が競合動物よりも成功することを可能にする変化のみが、次の世代に受け継がれます。動物の狩猟、走行、交尾、またはその他の活動を悪化させる突然変異やその他の変化は、自然選択によって除外されます。

原始の海の岸に沿って這う最初の四足動物は、2対の足を持っていました。これらの足は、砂の上をうごめく魚の腹部にある 4 つのヒレから進化しました。発生した突然変異や遺伝的浮動は、すでに存在していた 4 本の脚に作用したと考えられます。

それらの足の一部は、動物が高い木の葉に到達するのを助けるために長くなりました。鳥の進化とともに翼が成長したものもいます。食物や物体などを掴んだり操作したりするために、より長い指を発達させた個体もいます。いずれの場合も、前のペアは一緒に発達し、後ろのペアも一緒に進化しました。これは、両方の手足のペアが同じ遺伝子によって決定されるためです。したがって、これらの四肢の遺伝子が変化すると、両方の四肢に同時に影響が及ぶことになります。

もし三本足の動物が存在したとしたら、それが起こるには進化上の何らかの理由があったはずです。この適応は、3 本の足がその生物に、その群集内の他の動物よりもある種の自然な利点をもたらしたために起こったと考えられます。これは単に事実ではありません。 3 つの脚が 2 つ、4 つの脚、またはない脚よりも優れたパフォーマンスを示した例はありません。

突然変異と遺伝的浮動は常に起こっています。何十億年もかけてゆっくりと変化が起こり、最も有益な変化は世代を超えて受け継がれます。何らかの原始的な第三の足を持っていた可能性のある古代の動物について理論化するのは合理的です。しかし、それを持っている生き物に何の利益も与えなかったため、継承されませんでした。

いずれの場合も、3 本のレッグは偶数ペアのレッグよりも遅くなり、効率も悪くなります。一部の動物（ヘビやクジラなど）にはかつて脚がありましたが、それらの手足は徐々に消えていきました。現在では、脚がなくても 3 本脚より効率的であるため、(ヘビの場合) 滑ったり、(クジラのように) 滑らかに泳いだりできる滑らかな体を持っています。

ほとんどの生き物は 対称的な体 をしています。なぜこのようなことが起こるのかは、多くの研究の対象となっています。ただし、いくつかの説があります。ある仮説によれば、対称構造は使用する遺伝子の数が少ないため、複雑さが軽減されます。したがって、進化して適応する可能性が高くなります。

遺伝的変化をうまく伝えるために進化する必要があるものが少なくなれば、有益な変化が起こる可能性が高まります。 3本足の生き物を含む非対称の体はより複雑になり、進化する可能性は低くなります。

たとえ遠い昔のどこかに三本足の動物がいたとしても、それは動物ほど効率的に環境に適応したり変化したりすることができず、進化から取り残されたことになるでしょう。

進化は生物の最も単純な形に向かう傾向があります。余分な手足、器官、または使用されていない機能は、ゆっくりと消失するか、新しい機能に適応されます。進化の過程にある四肢は痕跡四肢と呼ばれます。このプロセスは痕跡性と呼ばれます。

人間にはいくつかの痕跡的特徴があります。私たちの体の不都合な部分や何の機能も果たさない部分は、何百万年もかけてゆっくりと私たちの体から消えていきます。これにより、各部分が合理化された機能を果たす、最も単純な体の形が得られます。奇妙に聞こえるかもしれませんが、3 つの脚は 4 つや 8 つの脚よりもさらに複雑な形状になります。そして、動物にとっては脚がわずか3本であるよりも4本または8本のほうが有益であるため、進化は最も単純で最も効率的な形に向かう傾向があります。

最後に、3本足はどんな動物にとっても重大な障害となります。 3 本の脚が動きやその他の必要な生物学的機能を妨げない環境はありません。三本足の動物は四本足の動物ほど速く走ることができません。また、二本足の動物ほど効率的ではないでしょう。あらゆる二本足の動物（類人猿、鳥、その他の種）にとって、三本足では、登ったり、歩いたり、走ったり、眠ったりすることが単純に困難になります。ある動物が突然第三の手足を生やしたとしても、その生活の質に対する悪影響は、この新たな発達が後の世代に受け継がれないことを保証するでしょう。