ある時期に、いろいろなことが連続して起こると、因果関係があったのではないかと考えたくなります。因果関係がないということが証明されない限り、その同時性が常に気になります。そのような同時性の気になる時期がいくつかあるのですが、23億年前もそのひとつになります。23億年前の事件についてみてきましょう。
地球の歴史には、大事件とよばれるものがいくつもあります。大事件かどうかは、研究者の価値観に基づいた選択もあるでしょう。でも、だれもが認める大事件もあります。原生代のはじめの頃の酸素の形成という事件は、その一つといえるでしょう。
地球の酸素は、現在、20％ほどありますが、昔から酸素が大気中にあったわけではなく、ある時期から増えてきました。酸素は、生物が光合成によってつくりだしてきました。それも徐々にではなく、急増してきたとされています。
その時期は、20億年前ころだとされていますが、正確な時期はわかっていませんでした。それまで地球の大気には酸素のない状態であったのが、一気に酸素が形成され、大気の組成を変えたことになります。これは、大事件と呼ぶべきものです。
酸化は、地球表層の環境を大きく左右するものです。今までにない酸化状態が出現すると、酸素と結ぶつきやすいもの（鉄分）は酸化され、海底に沈殿します。それまでの生き方をしていた生物も生きていけなくなります。酸素が細胞内に入ると、いろいろな物質を酸化して、細胞を機能不全にし、破壊してしまう毒素のように働きます。生物は、何らかの手段で酸素に対処しなければなりません。生物の進化にとっても、酸素の形成は大事件となります。
他にもいくつかの大事件が、この時期に起こっています。その大事件とは、真核生物の誕生と大氷河期です。
真核生物は、酸素形成が、生物の進化に影響を与えた事件というべきものでしょう。因果関係ある事件といえます。真核生物以前の原核生物では細胞の中にDNAが散らばっていたのですが、真核生物では細胞内の核の中にDNAをもつようになります。
さらに真核生物は、ミトコンドリアを持っていることも特徴となります。ミトコンドリアとは、酸素を利用してエネルギーを生み出す小器官です。酸素のないときと比べると、20倍ほど効率よくエネルギーを生み出すことができます。真核生物が生きていくためには、酸素の濃度が現在の100分の1程度以上ないとだめだと考えられています。
真核生物は、酸素の多い環境に適応した生物だと考えられます。真核生物の誕生が20億年前ころで、酸素の急増直後の時代となります。
大氷河期は、地球全体が凍りついた「全球凍結（全地球凍結）」とも呼ばれている氷河期です。全球凍結は、赤道付近の大陸にも、氷床ができるようなものです。7億から6億年前に全球凍結があったことは知られていますが、実は22億から23億年前にもあったことがわかってきました。それは、酸素が急増しはじめるころにあたります。
酸素の急激な増加と真核生物誕生は因果関係がありそうです。では酸素の急増と大氷河期には、どんな関係があるのでしょうか。そのタイミングと因果関係が気になるところです。まずは、時期の決定が重要になります。
イギリスンのネイチャー・コミュニケーションズ（Nature Communications）という雑誌に、東京大学の関根さんたちのグループが、ある元素をつかって、そのタイミングを決定しました。それは次回としましょう。
・代謝効率・
ミトコンドリアのエネルギー効率には
いろいろな考え方があるかもしれません。
そのひとつとして代謝の効率で見積もることができます。
ATP（アデノシン三リン酸）をいくつ作れるかという見方がです。
酸素のない嫌気呼吸による代謝だと
1個の糖（グルコース）から2個のATPをつくります。
一方、酸素を使う好気呼吸では、
1個の糖から38個のATPをつくることができます。
2対38という効率の良さになります。
約20倍のエネルギー効率とみなせます。
これが酸素を用いる代謝の大きなメリットであります。
・共生・
ミトコンドリアには、もう一つ面白い話題があります。
ミトコンドリアは、もともと別の生物であったものが
共生によって真核生物として発展してきたというものです。
ミトコンドリアは、その内部に独自のDNAを持っています。
DNAは好気性バクテリアのものだと考えられています。
また、ミトコンドリアの細胞は2重になっていて、
内側にバクテリア自身のもの、
外側に宿主の細胞膜をもっています。
このような証拠からバクテリアが共生して
真核生物が誕生したと考えられています。
2013年1月31日木曜日
2013年1月24日木曜日
2_115 生物種数 4：変動
生物種の推定は、いろいろな仮定や手法で可能です。信頼性は統計学的に見積もることも可能です。しかし、その基礎となるデータに、明らかな人為が混じっているとどうでしょうか。そのデータを推定に入れたら、どう評価すればいいのでしょうか。なかなか難しい問題です。
870万種という総生物種の推定が、どの程度正しいのでしょうか。その問題を前回から、考えています。前回考えたの問題は、新種記載が人の行為に依存していることでした。実はほかにも、問題があります。
新種の誕生のスピードがわかっていないという問題です。ウイルスなどは、毎年のように新種が誕生して人に被害を与えていますが、真核生物はそれほどのスピードで新種誕生はないでしょう。しかし、種数が多いので、それなりに新種も誕生しているはずです。ひとつの種が100万年ほどで新しい種に進化するとしましょう。現在、生物種は、120万種ほどあるとされています。ですから、平均すると、知られている種でも毎年どこかで新種が誕生していることになります。
まあ、進化するスピードや、進化のメカニズムは、まだ完全に解明されていません。ですから、新種の誕生数は未だに不明です。
さらに、絶滅のスピードもわかっていないという問題があります。開発が進むと、その場の環境を大きく変動させます。ある限られた地域や環境にしか住めない種（固有種）は、簡単に絶滅してしまいます。レッドデータが作成されている地域では、絶滅の状況は把握できます。固有種のように人の注目を集めていると、その絶滅は話題になり開発のスピードを鈍らせたり、保護することは可能でしょう。
一方、記載されていない種の方が、圧倒的に多いので、人知れず絶滅が進んでいるはずです。熱帯林の大規模な伐採、土壌流失や各種の汚染などによる見えない絶滅は、依然と進行しているはずです。詳しく調査されていないところでは、絶滅の実態も不明なのです。
それでも人為による絶滅は、表面化していますが、気候変動や砂漠化や永久凍土の消失、海水温度の変化などは、自然現象です。自然の変化による絶滅も大きなものとなります。その見積もりはどうすればいいのでしょうか。そのような見積りは、あまりなされていないようです。
以下で、その見積りを考えていみましょう。まずは、
（新種誕生数/年）-（絶滅数/年）
の値が、重要です。この値がプラスなら種数が増加していて、マイナスなら減少していることになります。地球生物の歴史をみてくると、種数には激しい変動の時期はありましたが、そんな時は大きな環境変動による大絶滅でした。現代は、大きな絶滅時期ではなさそうなので、多少の変動あるでしょうが、絶対値は小さな値になるはずです。
最終的に、
（新種記載数/年）-（新種誕生数/年）-（絶滅数/年）
の値が問題になります。この値がプラスなら、努力次第で全種記載も可能かもしれません。マイナスなら、全種記載は永遠に果たせぬ夢となります。
これらの式の新種記載数や絶滅数は、人の行為（記載スピード）や営為（開発や環境破壊のスピード）が含まれているので、不確かになっていきます。人の営みは、時代や経済、社会の情勢によって変動するため、複雑になります。単純に統計を導入することで決めることができなはずです。
さてさて、生物種の見積もりは正しいのでしょうか、大きくずれているのでしょうか。わからなくなりました。
・真冬日・
北海道は、正月から連日、寒い日が続きました。
19日連続の真冬日だったそうです。
真冬日とは、昼間も氷点下のままの寒い日です。
日曜日には、やっと穏やかな日が来ました。
昼前には0度を越えました。
その後は、再び朝夕は寒くはなったのですが、
以前の激しい冷え込みを経験しているので
氷点下でもあまり寒さを感じません。
体も寒さになれるのですね。
今年の冬は、積雪も多く、1mを越えています。
昨年に続き、今年も平均積雪を大きく上回っています。
暑い夏に、厳しい冬、そんな時もあるでしょうね。
・やりたいこと・
センター試験も終わり、
大学の後期の授業も今週で終わり、
来週からは定期テスト期間になります。
2月になると、大学は入試シーズンになります。
講義はなくなるのですが、
校務がいろいろあるので、
気持ちが落ち着かなくなります。
今年度は精神的に疲労が大きかったので、
しっかり休みたい気もします。
2月になれば、時間はできるので、
やりたいことを進めていきたいのですが、
どうなることやら。
870万種という総生物種の推定が、どの程度正しいのでしょうか。その問題を前回から、考えています。前回考えたの問題は、新種記載が人の行為に依存していることでした。実はほかにも、問題があります。
新種の誕生のスピードがわかっていないという問題です。ウイルスなどは、毎年のように新種が誕生して人に被害を与えていますが、真核生物はそれほどのスピードで新種誕生はないでしょう。しかし、種数が多いので、それなりに新種も誕生しているはずです。ひとつの種が100万年ほどで新しい種に進化するとしましょう。現在、生物種は、120万種ほどあるとされています。ですから、平均すると、知られている種でも毎年どこかで新種が誕生していることになります。
まあ、進化するスピードや、進化のメカニズムは、まだ完全に解明されていません。ですから、新種の誕生数は未だに不明です。
さらに、絶滅のスピードもわかっていないという問題があります。開発が進むと、その場の環境を大きく変動させます。ある限られた地域や環境にしか住めない種（固有種）は、簡単に絶滅してしまいます。レッドデータが作成されている地域では、絶滅の状況は把握できます。固有種のように人の注目を集めていると、その絶滅は話題になり開発のスピードを鈍らせたり、保護することは可能でしょう。
一方、記載されていない種の方が、圧倒的に多いので、人知れず絶滅が進んでいるはずです。熱帯林の大規模な伐採、土壌流失や各種の汚染などによる見えない絶滅は、依然と進行しているはずです。詳しく調査されていないところでは、絶滅の実態も不明なのです。
それでも人為による絶滅は、表面化していますが、気候変動や砂漠化や永久凍土の消失、海水温度の変化などは、自然現象です。自然の変化による絶滅も大きなものとなります。その見積もりはどうすればいいのでしょうか。そのような見積りは、あまりなされていないようです。
以下で、その見積りを考えていみましょう。まずは、
（新種誕生数/年）-（絶滅数/年）
の値が、重要です。この値がプラスなら種数が増加していて、マイナスなら減少していることになります。地球生物の歴史をみてくると、種数には激しい変動の時期はありましたが、そんな時は大きな環境変動による大絶滅でした。現代は、大きな絶滅時期ではなさそうなので、多少の変動あるでしょうが、絶対値は小さな値になるはずです。
最終的に、
（新種記載数/年）-（新種誕生数/年）-（絶滅数/年）
の値が問題になります。この値がプラスなら、努力次第で全種記載も可能かもしれません。マイナスなら、全種記載は永遠に果たせぬ夢となります。
これらの式の新種記載数や絶滅数は、人の行為（記載スピード）や営為（開発や環境破壊のスピード）が含まれているので、不確かになっていきます。人の営みは、時代や経済、社会の情勢によって変動するため、複雑になります。単純に統計を導入することで決めることができなはずです。
さてさて、生物種の見積もりは正しいのでしょうか、大きくずれているのでしょうか。わからなくなりました。
・真冬日・
北海道は、正月から連日、寒い日が続きました。
19日連続の真冬日だったそうです。
真冬日とは、昼間も氷点下のままの寒い日です。
日曜日には、やっと穏やかな日が来ました。
昼前には0度を越えました。
その後は、再び朝夕は寒くはなったのですが、
以前の激しい冷え込みを経験しているので
氷点下でもあまり寒さを感じません。
体も寒さになれるのですね。
今年の冬は、積雪も多く、1mを越えています。
昨年に続き、今年も平均積雪を大きく上回っています。
暑い夏に、厳しい冬、そんな時もあるでしょうね。
・やりたいこと・
センター試験も終わり、
大学の後期の授業も今週で終わり、
来週からは定期テスト期間になります。
2月になると、大学は入試シーズンになります。
講義はなくなるのですが、
校務がいろいろあるので、
気持ちが落ち着かなくなります。
今年度は精神的に疲労が大きかったので、
しっかり休みたい気もします。
2月になれば、時間はできるので、
やりたいことを進めていきたいのですが、
どうなることやら。
2013年1月17日木曜日
2_114 生物種数 3：人為
生物種の推定について述べてきましたが、その手法は論理的なものでした。しかし、その推定には、いくつかの問題も潜んでいます。最大の問題は、人の営為に依存している点です。
地球上に生息している生物は、870万種という推定がなされています。ただし、これは真核生物における推定で、原核生物については、まだ正確には推定できていないようです。
870万種という値は、属や科の増加状況から、種の数を推定したものです。この推定方法は、統計的な手法にもとづいています。手法自体は、それなりの論理性はありますが、だからといってこの推定が、正しいという保証はありません。
いくつかの問題があります。もし問題が深刻なものであれば、推定は大きくはずれることがあるかもしれません。一番の問題は、人が種や属、科などを記載している点にあります。人の新種記載という営為を元にした値を、統計処理をしている点です。
今回紹介した推定方法は、新種や新属、新科の記載の数の変化にもとづいていました。新種の変動に比べて属や科の変動が少ないことを手がかりにしています。変動がないことを、統計処理の根拠にしていいものなのでしょうか。
新種の記載は、研究者が一定の手順を経ておこなっていきます。新種らしきものを見つけることは簡単ですが、それを、即、新種とするわけにはいかず、記載しなければなりません。記載作業は非常に大変になります。新種を記載するときは、一番近縁の種として記載されている標本（タイプ標本といいます）や近縁種が採取された場所で同じものを採取して、比較して、時にはDNA分析をしていきます。それがなかなか大変で、稀な種ほど手間のかかる作業となります。稀な種では、博物館などに保存されているタイプ標本を借りて、計測や比較をして差異を明確にして、新種かどうかを判別していきます。新種と判定できたら、記載論文を発表して、やっと新種と認定されます。
ある分野の研究者がほとんど調査していない地域にいくと、かなりの数の新種が見つかるそうです。ただし、どんなに多数の新種らしきものがあっても、その記載は人がおこなうので、スピードがなかなか上がりません。記載は非常に手間がかかる作業なので、なかなかはかどらないのです。
潜在的に新種が多数反映されても、新種の数には反映されないことになります。記載スピードが新種の数をコントロールしている可能性があります。
分野にもよりますが、一人の研究者が、新種を記載するのは、幸運でも最大でも数10種程度だといわれています。多くの研究者は、多様な研究テーマを持っていますが、新種記載を目的にする研究者はあまりいません。研究者が多数いる分野なら、それなりに記載をする研究者もいますが、研究者人口の少ない分野だと、なかなか記載が進みません。
以上のような現在の研究状況を考えると、新種記載のスピードが、今後も格段に上がるとは考えられません。新種の数は、記載をする研究者人口に相関があるかもしれません。つまりは、人の営みによって、この数値が変動する可能性があるかもしれないのです。
その変動をどう解消するかが今回紹介した推定値の苦労している点です。ある分野にプームが起こった、研究予算が大量につぎ込まれると、多くの研究者が流れこむことになり、新種が大量に見つかることもありえます。未開拓の分野なら数人の研究者が、一気に記載をすれば、新種も多数増えてきます。その影響を新属や新科の数も受けているはずです。
新種記載というあまりに人為に依存していことが問題です。新種の記載の困難さのほかにも、新種誕生と種の絶滅のスピードも問題です。それは、次回としましょう。
・入試モード・
大学は、いよいよ入試モードになります。
今週末にはセンター試験があります。
我が大学も試験会場になっているので、
近隣の高校生が受験にきます。
教職員総出で対応に追われています。
センター試験は、厳密に執りおこなわなければならないので、
大変、気を使います。
無事、終われば、多くの人がほっとできるのですが。
・新種記載・
私は、生物学の専門ではないので
新種記載をしたことがありません。
以前の職場である博物館では、
生物の研究者が何人もいました。
昆虫やダニ、菌類などの研究者は、
よく新種記載をしていました。
新種らしき標本は、いくつも抱えているようなのですが、
記載がなかなか進まない人もいました。
やはり大変な作業を伴うので
億劫になるのでしょうね。
新種記載は人の心も写しています。
地球上に生息している生物は、870万種という推定がなされています。ただし、これは真核生物における推定で、原核生物については、まだ正確には推定できていないようです。
870万種という値は、属や科の増加状況から、種の数を推定したものです。この推定方法は、統計的な手法にもとづいています。手法自体は、それなりの論理性はありますが、だからといってこの推定が、正しいという保証はありません。
いくつかの問題があります。もし問題が深刻なものであれば、推定は大きくはずれることがあるかもしれません。一番の問題は、人が種や属、科などを記載している点にあります。人の新種記載という営為を元にした値を、統計処理をしている点です。
今回紹介した推定方法は、新種や新属、新科の記載の数の変化にもとづいていました。新種の変動に比べて属や科の変動が少ないことを手がかりにしています。変動がないことを、統計処理の根拠にしていいものなのでしょうか。
新種の記載は、研究者が一定の手順を経ておこなっていきます。新種らしきものを見つけることは簡単ですが、それを、即、新種とするわけにはいかず、記載しなければなりません。記載作業は非常に大変になります。新種を記載するときは、一番近縁の種として記載されている標本（タイプ標本といいます）や近縁種が採取された場所で同じものを採取して、比較して、時にはDNA分析をしていきます。それがなかなか大変で、稀な種ほど手間のかかる作業となります。稀な種では、博物館などに保存されているタイプ標本を借りて、計測や比較をして差異を明確にして、新種かどうかを判別していきます。新種と判定できたら、記載論文を発表して、やっと新種と認定されます。
ある分野の研究者がほとんど調査していない地域にいくと、かなりの数の新種が見つかるそうです。ただし、どんなに多数の新種らしきものがあっても、その記載は人がおこなうので、スピードがなかなか上がりません。記載は非常に手間がかかる作業なので、なかなかはかどらないのです。
潜在的に新種が多数反映されても、新種の数には反映されないことになります。記載スピードが新種の数をコントロールしている可能性があります。
分野にもよりますが、一人の研究者が、新種を記載するのは、幸運でも最大でも数10種程度だといわれています。多くの研究者は、多様な研究テーマを持っていますが、新種記載を目的にする研究者はあまりいません。研究者が多数いる分野なら、それなりに記載をする研究者もいますが、研究者人口の少ない分野だと、なかなか記載が進みません。
以上のような現在の研究状況を考えると、新種記載のスピードが、今後も格段に上がるとは考えられません。新種の数は、記載をする研究者人口に相関があるかもしれません。つまりは、人の営みによって、この数値が変動する可能性があるかもしれないのです。
その変動をどう解消するかが今回紹介した推定値の苦労している点です。ある分野にプームが起こった、研究予算が大量につぎ込まれると、多くの研究者が流れこむことになり、新種が大量に見つかることもありえます。未開拓の分野なら数人の研究者が、一気に記載をすれば、新種も多数増えてきます。その影響を新属や新科の数も受けているはずです。
新種記載というあまりに人為に依存していことが問題です。新種の記載の困難さのほかにも、新種誕生と種の絶滅のスピードも問題です。それは、次回としましょう。
・入試モード・
大学は、いよいよ入試モードになります。
今週末にはセンター試験があります。
我が大学も試験会場になっているので、
近隣の高校生が受験にきます。
教職員総出で対応に追われています。
センター試験は、厳密に執りおこなわなければならないので、
大変、気を使います。
無事、終われば、多くの人がほっとできるのですが。
・新種記載・
私は、生物学の専門ではないので
新種記載をしたことがありません。
以前の職場である博物館では、
生物の研究者が何人もいました。
昆虫やダニ、菌類などの研究者は、
よく新種記載をしていました。
新種らしき標本は、いくつも抱えているようなのですが、
記載がなかなか進まない人もいました。
やはり大変な作業を伴うので
億劫になるのでしょうね。
新種記載は人の心も写しています。
2013年1月10日木曜日
2_113 生物種数 2：推定
今回紹介する生物種を推定する方法は、不確実な部分を統計的に見積もっています。精度の悪いところはそれなりの値になっていきます。かつての、生物種の見積りには、一桁近い数値の幅があります。ある一定の論理と信頼度を示しながら値が知ることができることが示されました。知りたいことを何らかの根拠で推定することは、知的な行為として重要ではないでしょうか。
私たちは、毎年新しい種を多数記載しています。まだまだ新種、未記載の生物が一杯いるということです。記載されている種は、100万種とか140万種です。後述のモーラらのデータでは、124万4360種となっています。人によっていろいろな値があるようです。全生物種の実数は不明ですが、推定はされています。生物全体の種数では、300万種から1億種という広い幅の推定値になっています。見積りには、非常に大きな誤差があります。
もし全生物種が300万種で、120万種が記載されているとすると、現在生きている生物の4割ほどを知っていることになります。もし、全生物種が1億種で120万種が記載されているとすると、私たちは、1％程度しか知らないことになります。
全生物種数の推定は、もしかすると私たちの自然や生命の理解の程度を示す、ひとつの指標となるかもしれませんが。
PLoS biologyという雑誌で2011年に、モーラ（C. Mora, D. P. Tittensor, S. Adl, A. G. B. Simpson, B. Worm）らによって、全生物の種数は、870万種（±130万）で、海棲生物では220万種（±18万）という推定が報告されました。ただし、原核生物は、記載の数が少ない（記載数約1万種）ので、あまり精度はなさそうです。モーラの推定も真核生物（DNAの入れ物である核を細胞内にもっている）での値としています。
モーラの全生物種の推定によると、私たちは、生物の実態の1割程度を知っていることになります。この値は、多いのでしょうか、少ないのでしょうか、それともほどほどのところでしょうか。感想はさておき、この870万種という推定は、どのような方法でなされたのでしょうか。
生物の分類の体系で、一番基本になるのが、種です。種がいくつか集まって属になり、属が集まって科になり、目、綱、門、界となっていきます。界は、動物、植物、菌、原生生物、モネラ（細菌)の5つがあります。
モーラらは、生物の分類項目ごとに、その数の変化を調べていきました。年代とともに研究が進んでいくので、それぞれの項目の数は増加していきます。そのような増加を考慮して推定していきます。それぞれの界に含まれる門、綱、目、科、属の総数を推定していきます。種は、新しい種の記載数は20世紀以降、急増しているので推定が難しくなります。
種以外の項目の増加数は、ここ数十年、安定しているようです。ある界では、種の数が一番多く、門が少なくなります。属、科、目、綱、門の数に、ある一定の相関があれば、そこから種の数を推定できるという考え方です。属や科の数や増加数を用いて、種の数を統計処理によって推定していきました。その結果が870万種という値になったということです。
確かに、このような理路整然とした推定は説得力があります。しかし、それは統計処理の論理性であって、問題点もいくつかあるようです。それは、次回としましょう。
・統計・
統計は、ある集団のデータの中に隠された
特徴を導き出すことができます。
そしてデータの集団に個性を与えます。
しかし、データ自体の信憑性は、
検討が難しいものです。
あやふやで不明瞭なデータ、
まだあまり研究者のいない分野のデータ、
最近開拓されてきた分野のデータ、
このようなデータは、不完全ものです。
一方、古くから多くの人が研究している分野は、
精度の高いデータが順調に積み重ねられています。
そのような精度の高いデータに基づく統計は
信頼性も高くなります。
問題は、精度のばらばらのデータが混じっている場合です。
配慮なく統計を導入すると、
結果だけが独り歩きすることになります。
あるいは、誤差として不確かさがついていても
ついつい誤差抜きの数値だけが独り歩きすることもあります。
今回の870万±130万種という値は、
1000万種から740万種の範囲の誤差が含まれるということです。
結構大きな誤差だと言えます。
でも、どの程度の生物種がいるかの概数を知ることは
知的活動としては重要なことです。
・卒業研究発表会・
いよいよ大学は今週から講義がスタートして
通常通りの日常がスタートしました。
私の学科では、早速卒業研究の発表会があります。
学生たちは緊張するでしょうが、
一生懸命やった人は、その充実感が味わえるでしょう。
手を抜いた人は、そのなりのものになるでしょう。
2年という長い間の努力は、発表をみればわかります。
そしてなにより努力した本人がその努力を知っているはずです。
努力がうまく発表されることを願っています。
私たちは、毎年新しい種を多数記載しています。まだまだ新種、未記載の生物が一杯いるということです。記載されている種は、100万種とか140万種です。後述のモーラらのデータでは、124万4360種となっています。人によっていろいろな値があるようです。全生物種の実数は不明ですが、推定はされています。生物全体の種数では、300万種から1億種という広い幅の推定値になっています。見積りには、非常に大きな誤差があります。
もし全生物種が300万種で、120万種が記載されているとすると、現在生きている生物の4割ほどを知っていることになります。もし、全生物種が1億種で120万種が記載されているとすると、私たちは、1％程度しか知らないことになります。
全生物種数の推定は、もしかすると私たちの自然や生命の理解の程度を示す、ひとつの指標となるかもしれませんが。
PLoS biologyという雑誌で2011年に、モーラ（C. Mora, D. P. Tittensor, S. Adl, A. G. B. Simpson, B. Worm）らによって、全生物の種数は、870万種（±130万）で、海棲生物では220万種（±18万）という推定が報告されました。ただし、原核生物は、記載の数が少ない（記載数約1万種）ので、あまり精度はなさそうです。モーラの推定も真核生物（DNAの入れ物である核を細胞内にもっている）での値としています。
モーラの全生物種の推定によると、私たちは、生物の実態の1割程度を知っていることになります。この値は、多いのでしょうか、少ないのでしょうか、それともほどほどのところでしょうか。感想はさておき、この870万種という推定は、どのような方法でなされたのでしょうか。
生物の分類の体系で、一番基本になるのが、種です。種がいくつか集まって属になり、属が集まって科になり、目、綱、門、界となっていきます。界は、動物、植物、菌、原生生物、モネラ（細菌)の5つがあります。
モーラらは、生物の分類項目ごとに、その数の変化を調べていきました。年代とともに研究が進んでいくので、それぞれの項目の数は増加していきます。そのような増加を考慮して推定していきます。それぞれの界に含まれる門、綱、目、科、属の総数を推定していきます。種は、新しい種の記載数は20世紀以降、急増しているので推定が難しくなります。
種以外の項目の増加数は、ここ数十年、安定しているようです。ある界では、種の数が一番多く、門が少なくなります。属、科、目、綱、門の数に、ある一定の相関があれば、そこから種の数を推定できるという考え方です。属や科の数や増加数を用いて、種の数を統計処理によって推定していきました。その結果が870万種という値になったということです。
確かに、このような理路整然とした推定は説得力があります。しかし、それは統計処理の論理性であって、問題点もいくつかあるようです。それは、次回としましょう。
・統計・
統計は、ある集団のデータの中に隠された
特徴を導き出すことができます。
そしてデータの集団に個性を与えます。
しかし、データ自体の信憑性は、
検討が難しいものです。
あやふやで不明瞭なデータ、
まだあまり研究者のいない分野のデータ、
最近開拓されてきた分野のデータ、
このようなデータは、不完全ものです。
一方、古くから多くの人が研究している分野は、
精度の高いデータが順調に積み重ねられています。
そのような精度の高いデータに基づく統計は
信頼性も高くなります。
問題は、精度のばらばらのデータが混じっている場合です。
配慮なく統計を導入すると、
結果だけが独り歩きすることになります。
あるいは、誤差として不確かさがついていても
ついつい誤差抜きの数値だけが独り歩きすることもあります。
今回の870万±130万種という値は、
1000万種から740万種の範囲の誤差が含まれるということです。
結構大きな誤差だと言えます。
でも、どの程度の生物種がいるかの概数を知ることは
知的活動としては重要なことです。
・卒業研究発表会・
いよいよ大学は今週から講義がスタートして
通常通りの日常がスタートしました。
私の学科では、早速卒業研究の発表会があります。
学生たちは緊張するでしょうが、
一生懸命やった人は、その充実感が味わえるでしょう。
手を抜いた人は、そのなりのものになるでしょう。
2年という長い間の努力は、発表をみればわかります。
そしてなにより努力した本人がその努力を知っているはずです。
努力がうまく発表されることを願っています。
2013年1月3日木曜日
2_112 生物種数 1：総数
明けまして、おめでとうございます。新年も、たんたんとしてエッセイを続けていきます。
私たちヒトは、地球上に70億を超えて存在しています。ヒトの人口は、実際の数ではなく、推定値です。70億人というのは、ひとつの種の個体数です。では、生物全体の種の数はどれくらいでしょうか。その推定方法を考えて行きましょう。
地球のヒトは、すでに70億人を超えたとされています。いくつかのデータがありますが、国連の統計では2011年10月31日に、アメリカ国勢調査局では2012年3月12日に70億人を超えたとされています。いずれも推定で、正確な数は知ることはできません。
ヒトは、この瞬間に生まれ、そして死ぬ個体があるので、正確に数えることも不可能だし、数えられたとしてもある時点での数値にすぎず、次の瞬間には変わっています。ある瞬間の正確な数値に、どれほどの意味があるのでしょうか。いずれにしても正確なヒトの個体数は不明です。
私たちヒトという一つの種ですら、正確な個体数がわらないのが実情です。では、地球上には、どれくらいの生命がいるでしょうか。個体数は、もう諦めましょう。種類の数であれば、すぐに変動することはないでしょうから、数えることも原理的には可能でしょうし、数える意味もありそうです。
ところが、実際にやっていくとなると、なかなか大変です。なぜなら、私たちは、まだ実際の種類数を網羅して調べきれていないからです。
とりあえず、すぐに手に入るデータをみていくと、私たちヒトが属する哺乳類は5000種、鳥類が9000種、爬虫類が5000種、両生類が2000種、魚類が2万3000種です。合わせて、4万4000種です。このあたりは比較的よく調べられていて、正確でもありそうです。今後も新種が発見され、一方では絶滅するでしょうが、何割、何％も変動することはないでしょう。
以上は脊椎動物でしたが、無脊椎動物になると、種類数は増え、不確かになってきます。節足動物は80万種、軟体動物は11万種、原生動物は3万種、腔腸動物は1万種などとなっていますが、種の記載はまだまだ途上でほんの一部だと考えられています。動物全体で、100万種ほど（約140万種ともいわれています）になります。
他にも植物は30万種あります。それだけではありません。細菌や菌類などもあります。ただその数はまだ研究が不完全で、どの程度の種数があるかはよくわかっていません。たとえば、真正細菌（細菌、バクテリア）では、正式に発表されているのは約7000種にすぎず、あまりに少なすぎます。既知の種数は全体のほんの数％にすぎないとされています。
そもそも記載されている種は、ヒトに関わりがあり、見つけやすいもの、大きいもの、特徴があるものが優先されているにすぎず、生物種の全体像はまだつかめていないのです。
上で種の数は安定しているように書きましたが、今この瞬間にも絶滅していく種、あるいは新種が生まれているはずです。多数の種があれば、その増減の数も少なからずあるはずです。そんな変動があるので、実際の種数ではなく、推定値となります。でも、その推定も単なる想像ではなく、何らかの根拠でなされるべきのはずです。
ある推定によって、地球上には生物種が870万種がいるとされました。その推定は、どのようにして求められたのでしょうか。それは、次回としましょう。
・初詣・
明けまして、おめでとうございます。
どんな正月をお過ごしでしょうか。
我が家は、元旦に初詣をしました。
例年は人ごみを嫌い、2日に初詣をしていました。
田舎の小さな神社なので
2日ならぽつりぽつちと参拝者が来る程度ですが、
さすがに元旦の午前中ともなると、
多数の参拝者が来られていました。
里帰りされている家族づれや
徒歩で参拝に来られる方も多数おられました。
宮司さんと知り合いで、
御札を売られているのも家族の方で知っているので
参拝中に声をかけられました。
小さな社会はそれなりの楽しみもあります。
北海道は大晦日から元旦にかけて、大荒れの天気でしたが、
幸い、わが街は、雪が少しちらつく程度ですみました。
家族でのんびりと過ごした正月となりました。
・未知の多様性・
新年にふさわしい話題がないかを考えましたが、
なかなか思いつかず、いつものようなテーマとしました。
地球は狭いようで広く、まだまだ未知のところがいっぱいあります。
特に海洋は人類にとって広大な未知の領域です。
海洋の環境は多様性も豊富で、
特に見えない微小の世界には、
大きな多様性があるはずです。
その多様性を知るには、まだ至っていません。
未知を探るために、とりあえずはどんな世界なのかを推定し、
その推定を手がかりに、どのような調べ方をするべきかを
考えていくのもひとつの方法かもしれませんね。
私たちヒトは、地球上に70億を超えて存在しています。ヒトの人口は、実際の数ではなく、推定値です。70億人というのは、ひとつの種の個体数です。では、生物全体の種の数はどれくらいでしょうか。その推定方法を考えて行きましょう。
地球のヒトは、すでに70億人を超えたとされています。いくつかのデータがありますが、国連の統計では2011年10月31日に、アメリカ国勢調査局では2012年3月12日に70億人を超えたとされています。いずれも推定で、正確な数は知ることはできません。
ヒトは、この瞬間に生まれ、そして死ぬ個体があるので、正確に数えることも不可能だし、数えられたとしてもある時点での数値にすぎず、次の瞬間には変わっています。ある瞬間の正確な数値に、どれほどの意味があるのでしょうか。いずれにしても正確なヒトの個体数は不明です。
私たちヒトという一つの種ですら、正確な個体数がわらないのが実情です。では、地球上には、どれくらいの生命がいるでしょうか。個体数は、もう諦めましょう。種類の数であれば、すぐに変動することはないでしょうから、数えることも原理的には可能でしょうし、数える意味もありそうです。
ところが、実際にやっていくとなると、なかなか大変です。なぜなら、私たちは、まだ実際の種類数を網羅して調べきれていないからです。
とりあえず、すぐに手に入るデータをみていくと、私たちヒトが属する哺乳類は5000種、鳥類が9000種、爬虫類が5000種、両生類が2000種、魚類が2万3000種です。合わせて、4万4000種です。このあたりは比較的よく調べられていて、正確でもありそうです。今後も新種が発見され、一方では絶滅するでしょうが、何割、何％も変動することはないでしょう。
以上は脊椎動物でしたが、無脊椎動物になると、種類数は増え、不確かになってきます。節足動物は80万種、軟体動物は11万種、原生動物は3万種、腔腸動物は1万種などとなっていますが、種の記載はまだまだ途上でほんの一部だと考えられています。動物全体で、100万種ほど（約140万種ともいわれています）になります。
他にも植物は30万種あります。それだけではありません。細菌や菌類などもあります。ただその数はまだ研究が不完全で、どの程度の種数があるかはよくわかっていません。たとえば、真正細菌（細菌、バクテリア）では、正式に発表されているのは約7000種にすぎず、あまりに少なすぎます。既知の種数は全体のほんの数％にすぎないとされています。
そもそも記載されている種は、ヒトに関わりがあり、見つけやすいもの、大きいもの、特徴があるものが優先されているにすぎず、生物種の全体像はまだつかめていないのです。
上で種の数は安定しているように書きましたが、今この瞬間にも絶滅していく種、あるいは新種が生まれているはずです。多数の種があれば、その増減の数も少なからずあるはずです。そんな変動があるので、実際の種数ではなく、推定値となります。でも、その推定も単なる想像ではなく、何らかの根拠でなされるべきのはずです。
ある推定によって、地球上には生物種が870万種がいるとされました。その推定は、どのようにして求められたのでしょうか。それは、次回としましょう。
・初詣・
明けまして、おめでとうございます。
どんな正月をお過ごしでしょうか。
我が家は、元旦に初詣をしました。
例年は人ごみを嫌い、2日に初詣をしていました。
田舎の小さな神社なので
2日ならぽつりぽつちと参拝者が来る程度ですが、
さすがに元旦の午前中ともなると、
多数の参拝者が来られていました。
里帰りされている家族づれや
徒歩で参拝に来られる方も多数おられました。
宮司さんと知り合いで、
御札を売られているのも家族の方で知っているので
参拝中に声をかけられました。
小さな社会はそれなりの楽しみもあります。
北海道は大晦日から元旦にかけて、大荒れの天気でしたが、
幸い、わが街は、雪が少しちらつく程度ですみました。
家族でのんびりと過ごした正月となりました。
・未知の多様性・
新年にふさわしい話題がないかを考えましたが、
なかなか思いつかず、いつものようなテーマとしました。
地球は狭いようで広く、まだまだ未知のところがいっぱいあります。
特に海洋は人類にとって広大な未知の領域です。
海洋の環境は多様性も豊富で、
特に見えない微小の世界には、
大きな多様性があるはずです。
その多様性を知るには、まだ至っていません。
未知を探るために、とりあえずはどんな世界なのかを推定し、
その推定を手がかりに、どのような調べ方をするべきかを
考えていくのもひとつの方法かもしれませんね。
2012年12月27日木曜日
6_107 ボイジャー1号：協同作業
今年最後のエッセイになります。一年をふりかえろうかと思ったのですが、あまり生産的でないので、いつものように淡々と綴ろうと思いました。今を遡ること35年前。その時にスタートした研究が、今も継続していること、そして大きな成果を挙げていることを紹介しましょう。
1977年9月5日、アメリカ、フロリダ州ケープカナベラルのメリット島にある空軍基地から、探査機が打ち上げられました。先行して8月20日に兄弟機というべき探査機も打ち上げられています。これらの探査機は、ボイジャー計画に使用されたものでした。先発して打ち上げものをボイジャー2号機、後発を1号機と呼ばれています。もともと同じ日に打ち上げられる予定だったのが、1号機がシステムのトラブルのため遅れたとされています。
2つの探査機が連続して打ち上げられたのは、その頃、太陽系の惑星が同じ方向に並ぶ時期にあたっていたためです。外惑星（地球より外側の惑星）を連続的に、少ない燃料で接近し観測できる、非常にいい時期にあたっていました。その時期を活用するために、2機が同時に打ち上げられたのです。その探査は、惑星グランドツアーと呼ばれました。
ボイジャー1号機、2号機は、実際にすばらしい惑星の写真を送ってきました。まさに、惑星グランドツアーをして、その鮮明な惑星の画像がいたるところで使用されました。ボイジャーの画像が、私たちの木星や土星、海王星、天王星などの惑星のイメージをつくりあげたといえます。
35年間、それも冥王星よりずっと離れたところにあるボイジャー1号、2号は、現在も運用されています。もっとも速いスピードで動いているのはボイジャー1号で、秒速17kmで太陽系から遠ざかっています。現在は、光のスピードで17時間もかかるところにいます。太陽系の外と内の境界にいます。
太陽系の範囲は、ヘリオスフィア（太陽圏と訳されています）と呼ばれています。太陽からの太陽風の届く範囲のことで、太陽から放出されたプラズマ（太陽からのイオン化した粒子）が飛んでいける範囲です。境界では、太陽系外からくる粒子や磁場と太陽風が衝突するところになるはずです。まだ確かめられていません。
その境界にボイジャー1号が達したというニュースが、今年12月5日に届きました。予想では、ヘリオスフィアから抜けると太陽風はゼロになるとされていました。ところが、太陽系外から高エネルギーの粒子がヘリオポーズに流れ込んでいることを示すデータが送られてきました。予想外のデータでした。
ヘリオスフィアの外では、荷電粒子が飛び交っていることから、「磁気ハイウエー」と呼んでいます。ボイジャー2号機もヘリオスフィアに近づき、形状が歪んでいることを示すデータを送ってきました。そのうち境界に達するはずです。データが届けば、「磁気ハイウエー」の実態が、解明されることになります。期待したいものです。
データを淡々と今も送り続ける無人探査機が、人の知らいないところで活動しています。指示された命令を、35年も淡々と実行する機械があったのです。人類がいけるはずもないところで、活躍するロボットとともいえます。
現代社会で、実は、ロボットがいたるところで働いています。ロボットは、意志を表明しないので、危険や退屈、過酷さ、死など、人には行けない世界を、調べて情報を送ったり活動しています。これがロボットの素晴らしいことです。
そして、その情報を35年間待ち続け、読み続ける研究者も、そこにはいます。人とロボットの協同作業のすばらしさを教えられました。この知恵は、もっといろいろ場面で活用できるでしょう。
・寒波・
連休は日本は寒波に見まわれ、
しばらく冬型が続きそうです。
北海道も冷え込んでいます。
通常や我が家は、太陽がでると暖かくなので
暖房をきるのですが、
太陽がでても一日暖房がはいったままでした。
大学はまだ授業日になっているので、暖房が入っていますが、
寒さが強いので、研究室はあまり暖かくありません。
でも、仕方がありません。
これが北国の冬ですから。
・最後のあがき・
いよいよ今年最後のエッセイとなりました。
いつもいっていると思いますが、
時間に区切りがあるわけではありません。
年末や年始は人間が便宜的に決めた
時間の区切りにしかすぎません。
しかし、人間だから、その区切りを必要以上に重視します。
私も今年1年の区切りとして、
残された日々でどこまで仕事や研究ができるかをやろうとしています。
日数が少ないので、大したことはできませんが、
すんな数日も積み重ねれれば大きなものになります。
そんな日々の努力が必要なことを感じるためにも、
年末に最後のあがきをいつもします。
もちろん今年もです。
あと4日あります。
少しでも前に進みましょう。
そして、よいお年をお迎えください。
2012年12月20日木曜日
1_110 最古のクレーター 2：意義
最古のクレーターが、30億年前の衝突でできました。クリーンランドの西の海岸沿いから見つかりました。古いものなので、クレーターの形態は不明瞭ですが、いくつも証拠が示されています。では、この古いクレーターが発見された意義は、いったなんだったのでしょうか。
前回、地球最古のクレーターは、約20億2300万年前のフレデフォート・ドームだと紹介しました。しかし、今年の夏、もっと古いクレータが発見されました。約30億年前のもので、クリーンランドから見つかりました。
デンマークやイギリスのガルディア（Adam A. Gardea,Iain McDonaldb, Brendan Dyckc, Nynke Keulena）たちのチームが、発見して報告しました。論文のタイトルは、「Searching for giant, ancient impact structures on Earth: The Mesoarchaean Maniitsoq structure, West Greenland」（地球の巨大で古い衝突構造の探査：西部クリーンランド、太古代中期マニツォーク構造）というものです。
地下20～25kmに直径約100kmのクレーターの構造があるようです。地表にもそれなりの痕跡はありますが、明瞭なクレーターの構造はみられないようです。3年間以上かけて調査をしたそうです。2010年までは内陸部で野外調査をして、2011年には海岸沿いを調査したようです。
その結果、クレーターの証拠として、磁気異常があること、変形はしているが丸い構造があること、割れ目のような構造が多数あること、砕かれた岩石が丸い地形の中心付近に広く分布していること、もともとあった花崗岩類が砕かれて溶けていること、さらにいろいろな鉱物で衝突の証拠が示されています。
彼らは、衝突した天体が、直径30km以上の小惑星か彗星で、クレーターももともとは500～600kmほどあったとかもしれないと見積もっています。
地下深部に存在することと古いことで、明瞭なクレーターの地形は残っていません。しかし、クレーターといってもいいような構造のみえる地質図が示されています。衝突の確実な証拠ではなさそうですが、それなりの根拠がありそうです。
これがクレーターだったとして、30億年前のクレーターが見つかった意義は、どのようなものでしょうか。
30億年前の時代にできたクレーターが残っていることは、非常にまれなことのはずです。なぜなら、そもそも30億年前の地層が、当時のまま現在まで残されている地域が、非常に限られています。そんな限られた地域にもクレーターの証拠があったとなれば、地表は隕石の衝突は、たびたび、そしていたるところにあったことになります。
地球上の古いクレーターの数は少ないので、その頻度に対して結論はでませんが、月のクレーターをみると、40億年前から38億5000万年前の間に、激しい隕石の衝突（後期重爆撃）があったこと、地球の衝突スフェルールからは、34億7000万～32億3000万年前の間と26億3000万～24億9000万年前の間、21億～17億年前の間に何度かの衝突があったことがわかりました（本エッセイの1_105から107）。今回のクレーターは、約30億年前のもので、今まで見積もられていたデータとは一致しません。新たな衝突のピーク時期があったのか。たまたまその時期に一つだけ衝突があったのか。それともスフェルールからの推定が間違っているのか。いろいろな疑問が生じます。
あまり、これといった意義はないような気がします。もしかすると、この論文は、過去の不確かさを伝えたことが、一番重要な意義だったかもしれませんね。
・不調・
今週は、土、日曜日をしっかりいつものように休んだのに、
なぜか月曜日の朝が起きられずに
1時間ほど寝過ごしました。
火曜日の明け方は激しい寝汗をかきました。
熱もなく、食欲も普通にあります。
でも、なんとなくボーっとしています。
どうも風邪にかかっているようです。
週末には学生と飲み会があります。
無理せずに休養しながら
日々を過ごして治しましょう。
教員は休めないのが辛いところです。
・師走に・
いよいよ今年も終わろうとしています。
しかし、まだ12月は2週間も残っています。
1年で考えると52週分の2週です。
まだまだ やりたいこと、
やれること、やるべきこと
があるはずです。
日々を疎かにしないこと。
こんなことを師走になると
いつも考えてしまいます。
前回、地球最古のクレーターは、約20億2300万年前のフレデフォート・ドームだと紹介しました。しかし、今年の夏、もっと古いクレータが発見されました。約30億年前のもので、クリーンランドから見つかりました。
デンマークやイギリスのガルディア（Adam A. Gardea,Iain McDonaldb, Brendan Dyckc, Nynke Keulena）たちのチームが、発見して報告しました。論文のタイトルは、「Searching for giant, ancient impact structures on Earth: The Mesoarchaean Maniitsoq structure, West Greenland」（地球の巨大で古い衝突構造の探査：西部クリーンランド、太古代中期マニツォーク構造）というものです。
地下20～25kmに直径約100kmのクレーターの構造があるようです。地表にもそれなりの痕跡はありますが、明瞭なクレーターの構造はみられないようです。3年間以上かけて調査をしたそうです。2010年までは内陸部で野外調査をして、2011年には海岸沿いを調査したようです。
その結果、クレーターの証拠として、磁気異常があること、変形はしているが丸い構造があること、割れ目のような構造が多数あること、砕かれた岩石が丸い地形の中心付近に広く分布していること、もともとあった花崗岩類が砕かれて溶けていること、さらにいろいろな鉱物で衝突の証拠が示されています。
彼らは、衝突した天体が、直径30km以上の小惑星か彗星で、クレーターももともとは500～600kmほどあったとかもしれないと見積もっています。
地下深部に存在することと古いことで、明瞭なクレーターの地形は残っていません。しかし、クレーターといってもいいような構造のみえる地質図が示されています。衝突の確実な証拠ではなさそうですが、それなりの根拠がありそうです。
これがクレーターだったとして、30億年前のクレーターが見つかった意義は、どのようなものでしょうか。
30億年前の時代にできたクレーターが残っていることは、非常にまれなことのはずです。なぜなら、そもそも30億年前の地層が、当時のまま現在まで残されている地域が、非常に限られています。そんな限られた地域にもクレーターの証拠があったとなれば、地表は隕石の衝突は、たびたび、そしていたるところにあったことになります。
地球上の古いクレーターの数は少ないので、その頻度に対して結論はでませんが、月のクレーターをみると、40億年前から38億5000万年前の間に、激しい隕石の衝突（後期重爆撃）があったこと、地球の衝突スフェルールからは、34億7000万～32億3000万年前の間と26億3000万～24億9000万年前の間、21億～17億年前の間に何度かの衝突があったことがわかりました（本エッセイの1_105から107）。今回のクレーターは、約30億年前のもので、今まで見積もられていたデータとは一致しません。新たな衝突のピーク時期があったのか。たまたまその時期に一つだけ衝突があったのか。それともスフェルールからの推定が間違っているのか。いろいろな疑問が生じます。
あまり、これといった意義はないような気がします。もしかすると、この論文は、過去の不確かさを伝えたことが、一番重要な意義だったかもしれませんね。
・不調・
今週は、土、日曜日をしっかりいつものように休んだのに、
なぜか月曜日の朝が起きられずに
1時間ほど寝過ごしました。
火曜日の明け方は激しい寝汗をかきました。
熱もなく、食欲も普通にあります。
でも、なんとなくボーっとしています。
どうも風邪にかかっているようです。
週末には学生と飲み会があります。
無理せずに休養しながら
日々を過ごして治しましょう。
教員は休めないのが辛いところです。
・師走に・
いよいよ今年も終わろうとしています。
しかし、まだ12月は2週間も残っています。
1年で考えると52週分の2週です。
まだまだ やりたいこと、
やれること、やるべきこと
があるはずです。
日々を疎かにしないこと。
こんなことを師走になると
いつも考えてしまいます。
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