念のためお伝えしておきますが、現在までに科学者によって報告されている動物の種類は1,659,420種にのぼります。
節足動物の惑星は昆虫が支配しており、いつ、どのように昆虫が地球を支配したのかは、何世紀も前から自然科学者を困惑させてきた問題です。 100人の科学者が分子生物学、計算生物学、統計学、古生物学、分類学の専門知識を結集し、昆虫の主要グループがいつ進化したのかについて、驚くべき結論を導き出しました：
B. Misof, et al.2014年。 Phylogenomics resolves the timing and pattern of insect evolution. Science 346 (6210): 763-767.
How do you solve a problem like the insects?
この研究の裏話は、結果と同じくらい興味深い。 コレクションに含まれる昆虫の多様性を理解することは、伝統的に、通常はグループのたった 1 つのサブセットを専門とする、単独の専門家による作業でした。 そのため、「アリ男」「スズメバチ女」と紹介されることもあるほど、研究対象となる昆虫と一体化している。 (私の知る限り、スパンデックス素材のタイツとマントを着て仕事をする分類学者はいないので、とても感謝している。） 100万を超える種が記載されており、生物多様性の混沌から秩序を作り出そうとする人が一生を費やすかもしれないことは想像に難くありません。
分類学には対立と奇抜さの歴史があり、小さなピンや博物館の標本の世界に新しい分子テクノロジーが入り込むことは、必ずしもそうではなかった（http://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14772000.2010.534512#tabModule “Like naming a species “procrastinator”” ）。 配列決定が高価で時間のかかるものだったころは、”次はどの種をやるべきか？”という問題があった。
コンピュータと次世代シーケンサーの両方の進歩により、シーケンスの速度とコストは、科学者が団結してより大きな質問をすることができるほど低下しています。 ノースカロライナ州立大学の Brian Wiegmann 氏 (著者番号 74) は、これをエレガントに表現しています。 「図書館の本のカタログを作るだけでは不十分で、その内容を理解したいのです」
ドイツの動物学研究博物館 Alexander Koenig の Bernhard Misof 氏（著者番号 1）、中国国立遺伝子バンク BGI-Shenzhen の Xin Zhou 氏（著者番号 100）、米国 Rutgers University の Karl Kjer 氏（著者番号 99）は意欲的な計画を思いつきました。 1K Insect Transcriptome Evolutionの頭文字をとって、1KITEを結成したのである。 1,000種の昆虫のトランスクリプトーム（生物に発現するすべての遺伝子）のオープンアクセス目録を作成するために、専門家のグローバルクルーが募集された。 このデータベースは、昆虫がどのように進化して、今日見られるような驚くべき多様な形態になったのかという疑問に答えるために使用され、また、医学、農業、保全生態学にも応用されます。
今週発表された論文は、144種のサブセットに基づいて、主に昆虫進化のタイミングを扱っています。 研究者たちは、いくつかの非常に大きな疑問に対する答えを探しています。 昆虫はいつ飛行を進化させたのか？
時計と岩石
化石の問題は、それが稀であることです。 しかし、そのような化石は、小さなふにゃふにゃした動物を含むと、さらに少なくなります。 この新しい研究では、化石から得られる地質学的証拠に基づく時間の推定と、分子的証拠に基づく分岐の推定を組み合わせています。 これは、DNA の累積的な変化を使用して時間の経過を知るため、分子時計と呼ばれることもあります。
数百種の昆虫の何千ものサンプルのすべての RNA を調べるのは、大量のデータです。 このプロジェクトの最大の問題は、生成された膨大な量の配列情報を扱うことでした。 可能な組み合わせは何十兆通りにもなりました。 6708>
そこで登場したのが、コンピュータ科学者でありバイオインフォマティクスの専門家であるアレクサンドロス・スタマタキス氏（執筆番号60）と彼のチームです。 彼の研究グループは、非常に可能性の低い組み合わせを除外し、可能性の高い組み合わせに注目する数学的手法を考え出しました。 6708>
恐竜にはシラミがいなかった、その他の発見
では、この途方もない量の作業によって、何がわかったのでしょうか。 私が最も注目すると思う結論は、シラミは最近の昆虫で、現代の鳥類や哺乳類が出現した約5300万年前に現れただけだということです
この年代は、シラミが霊長類より「若い」ことになります。 化石に基づくこれまでのお粗末な推定が修正され、ちょっとした騒ぎになるかもしれません。
しかし、それは本当に二次的な発見です。 7840>
ラトガース大学のジェシカ・ウェア（著者番号8）は、「非常に短期間での急激で極端な放射だった」と述べています。 そのため、科学者としての私たちの仕事は本当に大変でした。それは、昆虫を分類する上で、従来から障害となっていたことの1つでした。 この膨大なデータを使って、私たちは今、優れた解像度を手に入れ、年齢層について実際に何か言えるようになりました」
What Does It All Mean?
この研究の最も優れた部分はまだこれからですが、私たちが向かう先は明らかです。 昆虫の生命の木は、前世紀に絶えず刈り込まれ、再配置されてきました。 分類学者が FBI の証人保護プログラムに参加しているように感じることもあるほど、名前は頻繁に変更されています。
それは確かに続くでしょう。 しかし、より大きな絵がようやく焦点になりつつあります。 私たちは今、本当の系統樹、つまり、何が最初に生まれたのか、グループ同士がどのような関係にあるのかを示す地図の作成に取り掛かっているのです。 このグループは親であり、このグループは姉妹である」
このグループからの研究がさらに発表されるにつれ、翅の模様や虫の性器からつなぎ合わせた物語以上の昆虫の系統樹に近づいてきました。 かつて偉大な甲虫採集家が言った言葉、
“From so simple a beginning, endless forms most beautiful and most wonderful have been, and are, evolved.” を、私たちは本当に理解し始めているのです。 Charles Darwin.
Dr. Oliver Niehuis, ZFMK, Bonn