植物の歴史における種子の伝承

植物は一生のほとんどを同じ場所に根を張って過ごすが、その種子は驚くほど遠くまで旅をする。種子散布と呼ばれるこの過程は、植物の生涯において短い段階のように思えるかもしれないが、決して些細なことではない。種子にとって、この旅は兄弟姉妹との競争から逃れたり、より安全な生育地を見つけたり、気候条件が変化しても生育に適した場所を見つけたりすることを意味するのだ。

顕花植物、すなわち被子植物は、種子を世界に送り出すために様々な方法を進化させてきた。果実を食べる動物の体内に運ばれるもの、風に乗って漂うもの、水に浮かぶもの、そして小さなカタパルトのように弾ける莢から飛び出すものなどだ。これらの戦略は散布様式として知られており、植物の生息場所、個体群のつながり方、そして将来の気候変動に対する種の反応に影響を与える。

科学者たちは、動物による種子散布が被子植物の繁栄を助け、今日では最も多様で支配的な植物群としての地位を築く一因となったと長年考えてきた。化石からは、初期の被子植物の種子や果実はしばしば小さく、動物による種子散布は後に、特に約1億500万年前から始まった白亜紀に、より一般的になったことが示唆されている。この時期は、森林が変化し、鳥類や哺乳類が生態系においてより重要な役割を担うようになった時期と一致する。以前の研究では、乾燥した開けた生息地では風による種子散布が有利であり、温暖で湿潤な熱帯林では動物による種子散布が一般的である可能性も示唆されていた。しかし、これらの考えの多くは、化石、地域的な研究、あるいは特定の植物群に基づいていた。何千もの種を対象とした世界規模の検証、つまり種子散布様式と植物の進化、気候史、そして現在の地理との関連性を検証する研究が、いまだに欠けていた。

で公開された最近の研究では New Phytologistルー・ジン氏率いる研究チームは、種子散布様式の世界的な分布と進化の歴史を調査することで、このギャップに取り組んだ。そのため、研究チームは、入手可能なさまざまな情報源からの種子散布情報と、種の分布、進化上の関係、気候に関するデータを組み合わせ、各植物種を動物散布、風散布、水散布、自己散布の4つのカテゴリーのいずれかに分類した。最終的に、彼らは297科に属する35,131種の顕花植物のデータセットをまとめた。これは、現存する被子植物科の70%以上を占める。

次のステップは、これらの種を顕花植物の系統樹に位置づけることでした。これにより、研究チームは、どの植物が現在どの散布様式を用いているかだけでなく、これらの戦略が進化の過程でどのように変化してきたかを調べることができました。現在の散布様式と種間の関係を比較することで、研究チームは祖先の状態を推定し、系統が1つの散布様式から別の散布様式に移行した時期を推定しました。 

次に、研究者たちは種の分布を地図上に示し、それぞれの分散様式が世界中でどの程度一般的であるかを計算した。そして、これらの地理的なパターンを、現在の気候、風、標高、そして氷床が最大規模に達した約2万1000年前の寒冷期である最終氷期最盛期以降の気候変動の推定値と比較した。

最後に、研究者たちは複数の統計モデルを用いて、種子散布様式が種の形成速度の向上や絶滅率の低下と関連しているかどうかを検証した。これらのツールを用いることで、研究は地球規模の地図や系統樹から、より大きな問い、すなわち、種子散布様式は被子植物の進化において実際にどのような役割を果たしてきたのか、という問いへと進むことができる。

ジン氏らは、被子植物の種子散布の歴史は決して静的なものではないことを発見した。初期の被子植物は動物散布か自然散布のいずれかであった可能性が高いが、その子孫は数百万年の間に散布様式を繰り返し変化させてきた。水散布はまれで、特に不安定であり、しばしば他の散布様式に取って代わられたようである。

大きな変化の一つは、約1億500万年前に動物の分散が一般的になり始めた頃に始まり、約8500万年前には、顕花植物が多くの陸上生態系を再構築していた時期とほぼ同時期に、その頻度が急激に増加しました。この変化は古代の気温変化と関連していましたが、単純な関係ではありませんでした。当初、温暖な気候は、動物の分散へと移行する系統の増加と関連していました。しかし、地球の気温が低下してもこうした変化は続き、森林の変化や果実を食べる鳥類や哺乳類の増加といった他の要因も重要な役割を果たしていた可能性が示唆されました。

驚くべきことに、この研究は、動物による種子散布が顕花植物の多様化を加速させるという長年の定説を裏付けるものではなかった。種子散布の様式は特定の植物群においては依然として重要であるかもしれないが、被子植物全体における種形成の単純な原動力とはなり得ないようだ。

地球規模のパターンはより明確になった。動物による分散は温暖な熱帯地域、特に南米と熱帯アジアで最も一般的だった。自然分散は、より寒冷で高緯度になるにつれて一般的になった。風による分散は中緯度でピークを迎え、風速そのものよりも降雨量との関連性が強かった。最終氷期最盛期以降、より大きな気候変動を経験した地域では、動物による分散種と風による分散種の両方が多く見られる傾向があった。

これらの結果を総合すると、種子散布は単一の普遍的な法則ではなく、長い進化の歴史、現在の気候、そして過去の気候変動によって形作られていることが示唆される。これは、ある戦略が別の戦略よりも優れているという単純な話ではなく、変化する森林、変動する気候、そして周囲の動物、風、水といった環境に植物がどのように対応してきたかの記録なのである。植物は根を張ってその場所に生息しているかもしれないが、その未来は種子がどこへ行き、どのようにそこへたどり着くかにかかっているのかもしれない。

記事を読む：

ジン・L, リー・M, 王Z, ら. 2026. 被子植物における種子散布様式の進化史と世界的な分布。 New Phytologist 250：1217-1230。 https://doi.org/10.1111/nph.70967

スペイン語とポルトガル語の翻訳：エリカ・アレハンドラ・チャベス＝ディアス

表紙写真: カロトロピス・ギガンテア by ディネスク・ヴァルケ (ウィキメディア・コモンズ, CC BY-SA 2.0）.