問題: 馬の歯はそれほど進化していない

それは完璧なダーウィンの物語でした。 証拠は化石の中にありました。 反芻動物（ウシ、ヒツジ、アンテロープ、シカ、キリンなど）の歯は、時間の経過とともにより高い歯冠を持つように進化しました。これは、草原の隆起により歯の磨耗が増加し、より多くの耐久性が必要になったためです。 エボリューションはニーズを満たし、進化する食生活に対応する歯科用ツールキットと消化器用ツールキットを提供しました。 ゴードン・D・サンソン氏はPNASの解説でこう述べている。

第三紀におけるさまざまな大陸での草原の隆起と拡大歯のキャラクターの出現と一致しました適応と考えられる草を食べるため。その定説は昔も今もほとんどそのままです 、森林植物の祖先の食事と比較して、草は特に丈夫で摩耗性が高いということです。 草は、外因性であるにもかかわらず内因性のシリカ体（植物石）が豊富に含まれているため、特に研磨性が高いと長い間考えられてきました。ほこりや砂草の葉の表面にこともできます歯の摩耗の原因となります。グラスイーターは、高レベルの磨耗に耐えられる犠牲的な高い歯冠を備えた非常に耐久性のある歯を進化させました。(図1)。歯はまた、高度に折り畳まれたより複雑なエナメル質隆起パターンを発達させ、これは硬い繊維質の食事を咀嚼するために必要であると考えられています。草原への移動に関連する適応には他にも、運動形態、群れの行動、体の大きさの変化などがありましたが、ここでは歯の形と機能の関連性、および食事の生体力学的特性の変化が興味深いです。歯は非常に硬くて耐久性があり、化石記録によく保存されているため、これは特に豊かな物語です。[強調を追加しました。]

さらに、反芻動物は前胃を進化させ、草から砂の一部を洗浄して選別することで、動物が食物を吐き戻し、反芻し、食塊をより細かい粒子に分解できるようにしました。 これは、馬のような前胃を進化させなかった哺乳類に対して「偶然の利点」をもたらしました。

残念ながら、PNAS に掲載された Valerio らによる以前の論文。 歯の進化の話に難題を提起した。 進化論者として、これらの農業科学者はこの話の一部に同意しました。 牛や他の反芻動物が前胃の汚れや砂を選別しているというのは本当のようです。 研究チームは一連の実験でこれを証明した。 この選別機構により、牛の歯の磨耗が軽減されるようです。

多くの理由が示唆されていますのために非常に多様な反芻動物のクレードの進化の成功。反芻動物は前胃の生理機能を進化させたそれはにつながります比類のない咀嚼効果粒子サイズを極端に小さくすることで、そのサイズの哺乳類に対応します。 これは、液体媒体中で浮遊/沈降する前胃内容物の密度に基づく、十分に文書化された前胃内の粒子選別機構によるものです。このメカニズムは、物質が反芻のために吐き戻される前に、意図せずして砂や塵の大部分を洗い流してしまうはずです。 ここでは、この疑わしい洗浄が実際に行われていることを生きた動物で示します。

サンソンはこの発見について考えました。 彼は新しい証拠を古い進化論と並べて質問を始めました。 クーンの科学哲学を思い出しながら、生物学者はその前提に疑問を持たずにパラダイムを擁護してきたのではないかと彼は疑問に思った。 もしそうなら、彼らはそれを1世紀半も続けていることになります。

既存のパラダイムのレンズの中で研究を行うことは避けられませんが、トーマス・クーンは次のように主張しました。前提条件の再評価はパラダイムシフトを促進します。150年以上にわたり、イネ科植物と大型の哺乳類草食動物が共進化生物学者に興味を持ち、適応に関する古典的な教科書のパラダイム 。 Valerio らの貢献このパラダイムの根底にある前提を改めて見直すよう促します。 … Valerioらの論文は、解明する価値のある疑問を提起している。

馬は反芻動物ではないという単純な観察が、はるか昔にこの物語を混乱させたはずです。 彼らは草を食べますが、反芻はしません。 なぜウマ科動物は放牧にこれほどよく適応しているように見えるのでしょうか? 反芻動物と同じように、彼らは1日8時間草を食べ、健康で長生きすることができます。

サンソンが仮定に疑問を持ち始めたとき、彼は物語の中で決して十分に確立されていない多くの疑わしい主張を発見しました。

以下は、これらの問題の複雑さについて熟考しているサンソンのサンプルです。 それらは、単純化された進化シナリオを弱体化させないにしても、弱体化させます。

磨耗の原因より論争が多くなったいくつかの研究で植物の植物石の硬さに疑問を抱いたその結果、歯のエナメル質を摩耗する能力が低下します。 しかし、たとえ植物の植物石がエナメル質の摩耗に寄与しているとしても、次のように推定されています。アフリカ水牛土壌の種類に応じて、年間 10 ～ 28 kg の砂と 300 ～ 400 kg の内生シリカを消費する可能性があります。花崗岩の土壌で育った15歳の水牛は、餌に含まれる砂の量の14倍にあたる約6,000kgのシリカを含む餌を2億回以上咀嚼した可能性がある。これらは恐るべき量であり、それを証明しています。歯の耐久性そして高いクラウンの必要性。食事にこのような量の研磨剤が含まれる可能性があるため、偶然の利点はそれほど重要ではなくなりますか草刈り機では、内因性シリカによる摩耗が外因性砂利による摩耗を圧倒する場合はどうなるでしょうか? 一方、閲覧中の反芻動物がグリットレベルは低いものの、シリカを実質的にまったく消費しない場合、5月比較的高い不注意による利点がある 。 内因性研磨剤と外因性研磨剤の相対的な寄与を系統的に測定する必要がある食事、季節、土壌の種類に関する研究を行い、咀嚼行動に関する研究と統合します。

サンソン氏は、「おそらくヴァレリオらは、不注意でちょうど私たちは咀嚼についてどれだけ知らないかこれは、大型の草食動物がこの作業に 1 日 8 ヘクタールを費やすほど、食品の機械的準備に非常に重要な部分です。」そして、彼はさらに質問を続けます。

反芻動物の歯は、摂取時には新鮮な研磨性の食物を処理し、反芻時には柔らかくなり、洗浄され、分類された食物に対処しなければならず、おそらく非反芻動物よりも広範囲の生体力学特性に関与している可能性があります。馬は、洗っていない、選別されていない食べかすを収容しなければなりません。では、なぜ歯は多くの点でこれほど似ているのでしょうか、また、結局のところ仮定がそれほど堅牢ではないにもかかわらず、なぜ基本的なパラダイムがまだ意味をなしているのでしょうか?生体力学的特性は関連していますか? ダイエットの強さは、食べ物を噛むのに必要なエネルギーの観点から考えられることが多いですが、それは制限要因ではないかもしれません。むしろタフさが影響するかもしれない食物がどのように局所的に破壊に抵抗し、流動するか噛むと複雑なエナメル質の隆起の間の盆地に沿って。

彼はさらに、1世紀半にわたってパラダイムを支えてきた前提に疑問を投げかけます。 ダーン・ヴァレリアら！ 彼らはダーウィンの物語を理解するのをより困難にしただけです。

ヴァレリオら。 複雑さのレベルがさらに高まることを示唆しています。 反芻動物の消化器系の複雑な働きに精通した農業科学者および獣医学者としての彼らの視点は、これは、草と草食動物の共進化について古生物学者が立てた仮説に基づいています。を解き明かす選択力それは、歯の進化のパターンはさらに難しくなりました。

困難は証拠ではなく、物語にあります。 反芻動物であろうとなかろうと、どの哺乳類もその生息地で元気に暮らしているのは、その仕事に適した道具を持っているからです。 馬や牛が飢えで草の中でひっくり返り、老化した歯茎のすり減った歯に苦しんでいるのを私たちは見ません。 牧場主はこれよりも馬のセンスを持っています。 彼らはたとえ贈られた馬の口の中を見ないようにするほど礼儀正しくても、歯を見れば馬の年齢を知ることができる。 引退して牧草地に放たれた馬は放牧を続けますが、通常は歯の喪失以外の原因で死亡します。 牛たちは前胃が進化しているはずだと嘆いて彼らを笑っているわけではない。

それが、多くの進化の物語が崩れる動機ではないでしょうか? 彼らの進歩神話の中で、彼らは動物が何百万年もかけてより複雑になって出現することを想像しています。 彼らの「普遍的な生命の木」のアイコンは、単一の根から始まり、あらゆる方向に枝分かれしており、それぞれの枝が、どのような生き物が起こるかに必要なツールを「革新」しています。 イノベーションは、環境が突きつける課題の解決策に向かう「選択力」によって生まれます。 なんとも至福のシナリオだ。 それがとても正しいと感じているのに、どうしてそれが間違っているのでしょうか？

進化論者たちは、ダーウィンの魔法の「選択部隊」が砂だらけの草に対処する真の気概を持っていると仮定して、あまりにも長い間この反芻を続けてきた。 チャンネルを変えて、The Way Things Work を見る時間です。