本ページ内の図表（計四点）は、すべて下記論文からの無断借用です。
Read, AF & Harvey, PH (1989) J. Zool.,Lond. 219:329-353
Life history differences among the eutherian radiations

�@二つのテンポの異質性
�A老化の進化学説（究極要因）---基礎編
�B生命サイクルテンポを決める生態学的死亡率
�C老化の進化学説（究極要因）---洗練編

�@二つのテンポの異質性：代謝テンポと生命サイクルテンポ

�A老化は進化的に不利な遺伝的形質である

まずはじめに、繁殖成功度（適応度）と老化について用語を定義しておきます。

A. 繁殖成功度（または適応度）：　生命（個体）が次代に残す繁殖可能な子孫数の遺伝的期待値

• その生命（個体）を取り巻く環境（単に、局地的環境と呼ぶことにする）に依存します。
  • 局地的環境は、物理的環境と生物的環境に大別され、生物的環境は種内関係と種間関係に大別されます。
    • 種内関係：なわばり、群がり、群れ内の親子・兄弟姉妹・順位関係など。

    • 種間関係：食物連鎖関係（捕食ー被食関係）や競争関係（同類どうしのニッチ分割など）

• 人類は、技術活動を通じて局地的環境を人為的に改変します。人類も自然淘汰に随うことを免れていないことは「自然の掟」ですが、この環境改変を通じて人類は自然淘汰の方向性を改変している、といえます。
  • 例えば、免疫機能のある程度の低さは、現代社会においては繁殖成功度を落とす形質とはいえません。

  ⇒「適応度」に関連する「生命を考える」サイト内のページ

B. 老化：加齢に伴う生存力や繁殖力の低下

• 老化ゼロ（生存力低下や繁殖力低下ゼロ）＝不老不死を仮定してみれば直ちに明らかなように、老化は繁殖成功度を低下させる形質です。
  • 加齢しても、子孫を生み出す能力が全く低下しない個体は、低下する個体に比べ（他の条件がすべて同じなら）、次代に残す繁殖可能な子孫数の遺伝的期待値が高いからです。

• 繁殖成功度は、種内の値（量）です：同じ種の内部で繁殖成功度のより高い個体の子孫が残っていく、というのが淘汰原理です。。以上のことから、一つの種の内部では、老化は軽減される方向に進化していくはずなのです。しかし現実としては不老不死の個体は（非性的単細胞生物を除いて）存在しません。どうしてでしょうか？

C. 老化によらずとも生物は必ず死ぬ

• 被食・飢餓・病気・環境異変・事故・・・等々、さまざまな要因によって、生物は必ず死んでしまいます。

• このため、繁殖齢に達した個体が仮に不老であるとしても、（他の条件がすべて同じであるとすれば｛例えば、パートナーの探索能力の増大がないとすれば｝）繁殖機会の期待値は（成熟個体間で比較すると）低齢ほど高いことになります。年当たりの生存確率を５０％（一年後に生きてる確率）とすれば、４年後に生存している確率は１０％にも満たないのです。
  • これを集団としてみると、親が若齢のときに産まれた子どもの方が多い、ということです。

  • これを生物個体のとるべき繁殖戦略としてみると、できるだけ若いうちに繁殖すべきである、ということになります。
    • 一歳を初産年齢とし、毎年１００匹ずつ子供を産む仮想的な「不老」の生物を考えます。老化しないので、齢別の死亡率（または齢別の生存率）は加齢とともに変わりません。仮に、一年当たりの生存率（齢によらず一定）を５０％とすると、一歳まで生存する確率は５０％、二歳までは２５％、三歳までは１３％、４歳までは６％、５歳までは３％、、、１０歳までは０．１％、５０歳までは１０兆分の１％となります。

    • したがって一匹の新生雌（花子）は、一歳の時には５０匹、二歳の時には２５匹、三歳の時には１３匹、１０歳の時には０．１匹の新生児を産むことが期待できます。突然変異（ほとんどの場合、有害）は避けられませんが、その効果は変異の生ずる齢によって全く異なります。

    • 花子が１０歳の時に致死遺伝子を発現させても、すでに花子は５０＋２５＋・・・＋０．１≒１００匹ほどの子供を産んだ後であるのに対し、１歳で致死遺伝子が発現すれば５０匹もの子供を産み残していますし、０歳で発現してしまえば一匹も子供を残せません。

• 以上より、↓の命題が導かれます。

D. 有害遺伝子は高齢で発現するものほど淘汰されにくい

• 有害遺伝子：生存力や繁殖力を低める遺伝子、と定義しておきます。したがって、環境依存的です。したがってまた、何が有害であるかは時間的に変動するものであることに注意して下さい。ただし、老化のように、普遍的に「有害」である形質もあるわけです。
  • 果実食の霊長類の多くは、人間を含め、ビタミンＣ（アスコルビン酸）の合成能力を失っています。しかし、ビタミンＣを豊富に摂取できるような環境に生息している動物たちにとって、この遺伝的欠損は繁殖成功度を下げる形質とはならないわけです。

  • 繁殖成功度は、あくまでも同一種内の個体たちの進化的運命を決める尺度であることに注意して下さい。

E. 同じ強度の有害遺伝子なら、高齢に発現するほど繁殖成功度を低める効果が小さい。

• この命題は、｛有害遺伝子は高齢で発現するものほど淘汰されにくい｝を言い換えたものですから、内容は同じです。あるいは、高齢個体ほど淘汰圧は弱い、といってもよいでしょう。

• つまり、有害遺伝子は高齢に発現するものほど、集団の中に蓄積しやすい（進化的に除去しにくい）ということです。これで、老化が繁殖成功度を低下させる形質なのに、性的生物界に普遍的に残っている歴史的理由（進化的要因、究極要因）が明らかとなりました。
  • 全く同じことなのですが、低齢個体の方に視点をおいて表現すると↓のようになります。

• 成熟齢以前に発現する有害遺伝子は子孫に伝えられない
  • この命題には誇張があります。正確には、有害遺伝子のところを、生存力をゼロにする致死遺伝子や、繁殖力をゼロにする不稔遺伝子としなければなりません。致死遺伝子や不稔遺伝子が成熟前に発現する個体は、子孫を残すことを期待することはできません。明らかに、繁殖成功度はゼロとなります。

  • 高齢になって有害遺伝子を発現させても、既にかなりの子孫数を残しています。したがって、その子孫には、｛高齢になって有害遺伝子を発現させる｝という形質まで伝えられていくことになります。
    • しかし、成熟前に致死・不稔遺伝子を発現させるなら子孫が残らないことは自明のことです。つまり、｛成熟前に致死・不稔遺伝子を発現させる｝形質は遺伝しないのです。

  • 致死・不稔遺伝子でなくとも、有害遺伝子が発現するなら、その発現が低齢であるほど不利です。なぜなら、高齢に発現する個体に比べ、残せる子孫数の期待値は明らかに低下するからです。
    • 例えば、有害遺伝子が繁殖力を低下させるものとします。この有害遺伝子が低齢において発現するほど、この個体は低下した繁殖力の持続期間が長くなってしまいます。有害遺伝子が生存力を低下させるものであれば、低齢において発現するほど死ぬ機会が増えるわけです。したがって、繁殖機会の低下の持続期間も、この有害遺伝子が低齢において発現するほど長い、ということになります。このため、下記のように結論づけることができます。

• 有害遺伝子の発現を遅らすような淘汰圧がかかる
  • この命題は、｛有害遺伝子は高齢で発現するものほど淘汰されにくい｝とか｛同じ強度の有害遺伝子なら、高齢に発現するほど繁殖成功度を低める効果が小さい｝と全く同等ですが、「老化」のメカニズム（近接要因）を探る為に表現を変えてみました。
    • つまり、「不老」が生物にとっては進化的理想なのですが、有害遺伝子の発現が避けられないものとすれば、その発現を遅らすことによって、繁殖成功度の低下をできるだけ軽減するような淘汰圧がかかります。

    • にもかかわらず、高齢で発現するような有害遺伝子は進化的に除去しにくいので、現存生物界に広く残ってしまうのです。

• 老化とは成熟後における有害遺伝子の発現である：これが、老化の進化的要因についての考察から支持される、老化のメカニズムについての一仮説です。いわゆる、「老化の擦り切れ」仮説に沿った仮説です。
  • 有害遺伝子は生得的（先天的、遺伝的）なものもありますし、「健常」遺伝子が後天的に変異した結果生成される場合もあります。

  • 「老化のプログラム」仮説は、発生プログラムと同等なものとして老化を捉えている点で、老化の進化論とは相容れません。

  • 老化は遺伝的形質です。すべての哺乳類が老化します。老化を完璧に抑制するメカニズムを遺伝的に備えていないために、哺乳類は老化するのです。例えば、老化抑制遺伝子が生涯健常であるとすれば「不老」となるでしょう。

  • 代謝活動やＤＮＡ複製に伴って、ＤＮＡも傷害をうけます。このＤＮＡ傷害がある限界を超えれば、その遺伝子は「有害遺伝子」へと変異することになります。したがって、ＤＮＡ傷害の修復能力が劣化すれば、生物の生存力や繁殖力は落ちることになります。言い換えると、修復能力の劣化を抑制する過程（の一つ）が老化抑制である、と考えることができます。

  • 生命活動に伴って損傷を受けるのはＤＮＡだけではありません。細胞膜や蛋白質など、他の細胞成分も損傷を受けます。これを、繁殖最適齢期におけるように「若々しい」状態に保つ為には、ＤＮＡ傷害の修復だけでは間に合いません。言い換えると、老化はＤＮＡ傷害の蓄積だけを伴ったものではなさそうだ、ということです。そこで、

• 老化とは成熟後における（細胞機能）傷害修復能力の低下である、といってもよいかもしれません。
  • 老化抑制は、したがって、この傷害修復能力の遅延や向上によって達成されるでしょう。
    • で、遅延や向上が（老化の進化的要因のところで考察したように）完璧ではありえない為に、老化は性的生物界に普遍的なのです。しかしまた、この遅延や向上が、一つの種内での進化的方向である、ということも推論できるでしょう。有害遺伝子についてみるなら、その発現の遅延や、有害遺伝子への変異抑制（修復能力）の向上が、繁殖成功度を上げる道なのです。

F. 生態学的死亡率の高い個体群ほど、早熟を強める淘汰圧を受ける

• 前項までは、生態学的死亡率がゼロではないという基本事実から、老化の進化的要因を考察しました。
  • 死亡率がゼロではない為、不老集団であっても、低齢において繁殖するような淘汰圧がかかります。また、有害遺伝子の発現（或いは生物損傷）が避けられないものであるとすれば、それを遅延したり修復したりするような淘汰圧もかかります。

• 生態学的死亡率が高ければ高いほど、早めに繁殖を済ませてしまおう、という淘汰圧がかかることは容易に推論できるでしょう。一年間の生存率（生存確率）がゼロであるなら、誕生して一年以内に繁殖を済ませなくては子孫を残すことを期待できないのです。
  • しかも、多産であることが予想されます。生存確率を１％とすれば、１００匹の子孫がいれば１匹は生き残ることを期待できますが、１０匹しか生まないとすれば１０匹とも死んでしまうことが期待されるからです。

• このことが、異説「ゾウの時間、ネズミの時間」やその他でさんざん触れたような「何故、霊長類やコウモリは例外的に限界寿命が長いのか」の一つの解答を与えることになります。次節では、ここで述べた理論がデータによって裏付けられていることを示しています。

�B哺乳類の生命サイクルテンポ

これらの生命サイクル事象のタイミングが体重とともに遅れるのは、サイズが大きいほど成長に時間がかかるからいわば当然のことと言えます。ただし、アロメトリ係数βは０．２５からずれています。この分析には、霊長目も翼手目（コウモリ）も含まれていることに注意して下さい。

同様に、からだのサイズが大きい目ほど、一腹産仔数（number of offspring per litter）が少なく、年間出産数（annual fecundity:一腹産仔数÷出産間隔ｘ３６５）も少なくなり、また新生児の体重（neonatal weight）や、新生児の総体重（litter weight:新生児体重ｘ一腹産仔数）あるいは年間生物生産量（新生児体重ｘ年間出産数）は大きくなっています。

つまり、この方法では、ある哺乳類の生命サイクル事象を別の（仮想的な）同一サイズの哺乳類のそれと比較していることになります。近似直線上に乗る、その仮想的な哺乳類を標準的哺乳類と呼んでもよいでしょう。このような形で（サイズ効果を除去することによって）比較することにより、生命サイクル事象に見られる特性（例えば成熟の遅さ）が、その哺乳類（例えば霊長類）の目（もく、Order）としての固有な特性であるのかどうかが判定できることになります。

• 逆に言うと、もしすべての哺乳類がひとつのアロメトリ直線に綺麗に乗るとすれば、したがって、「ずれ」が全くないとすれば、サイズ効果を除去しても新しい情報は何も得られません。この（仮想的な）場合にはサイズだけが生命サイクル事象の特性を決めているということになるからです。

生命サイクル事象相互のタイミングと繁殖様式　

• 表３対角線下側半分はサイズ効果の除外をしない場合の関係を示します。
  • 最長寿命記録（限界寿命）は、妊娠期間や母親の投資期間及び出産間隔やこども期間が長いほど、また乳離れ齢や性成熟齢が遅いほど、長いことが明らかです。最長寿命が長いほど新生児総体重は重く、一腹産仔数が少ないことも読みとれます。最長寿命と唯一関係していないのは新生児体重です。

• 性成熟が遅いものほど最長寿命が長いのは、すでに述べたようにこれらの動物の体が大きいために、単に成長のための時間が物理的にかかるだけのことを示しているかもしれません。細胞の大きさ自体は、個体サイズにかかわらずほぼ一定でしょうから、サイズが大きいほど細胞数は多いのです。つまり、性成熟の遅さと最長寿命が長いことの間に深い生物学的関係はなく、単にサイズが大きいこと（細胞分裂回数の多さ）を示しているだけかもしれないのです。
  • このため、生命サイクル事象相互の生物学的関係（あるとしたら）を探るにはどうしてもサイズ効果を除去する必要があります。

• 表３対角線の上側では、サイズ効果を除去した場合の関係が示されています。
  生命サイクル事象のタイミングや大きさの対数を、哺乳類各目の標準体重の対数に対しプロットし、アロメトリ（近似直線）を求めます。そして、その近似直線からの「ずれ」「偏差｝自体に着目するのです。
  • 横軸に体重の対数を目盛るとすれば、この近似直線より上に位置する目の場合には、サイズの割にその生命サイクル事象のタイミングが遅く訪れている、と言えるわけです。

  • 生命サイクル事象Ａがサイズの割に遅い目は、別の生命サイクル事象Ｂもサイズの割に遅くなっているのかどうか、ということなどを見ようとするわけです。

• 最長寿命記録（限界寿命）に注目してみましょう。サイズの割に限界寿命が長い目は、サイズの割に出産間隔も長いし、一腹産仔数や年間出産数と年間生産量も少ない、ということが明らかです。しかし、そうした目でも、新生児の体重や新生児総体重がサイズの割に大きいとか小さいとかいう関係にはありません。
  • サイズの割に限界寿命の長いものたちは、少ない子を大事に育てる戦略を採用しているのに対し、サイズの割に限界寿命の短い目は、子の保護に精力を使うよりはたくさんの子を産み、そのうち少しだけ残ればよいとする戦略を採用したものたちなのだ、というイメージが浮かびあがってきます。

• サイズの割に限界寿命が長くても、他のタイミングとしては出産間隔だけが強い相関を持つように見えます。しかし、出産間隔の項をみてみると、サイズの割に出産間隔の長い目は、サイズの割に妊娠期間も長く、乳離れも遅く、したがって、一回の繁殖における母親の投資期間（妊娠期間＋乳離れ齢）がサイズ割に長いわけです。また、サイズの割に性成熟齢も遅くなっています。
  • サイズの割に出産間隔が長いとサイズの割に一腹産仔数や年間出産数が少なくなる事情は、最長寿命の場合と同様です。

  • サイズの割に性成熟が遅いということは、サイズの割に（赤ん坊＋こども）期間が長いということです。

  • 当然予想されるように、その子供たちにかける母親の投資量はサイズの割に大きくなっています。つまり、サイズの割に性成熟の遅い目は、サイズの割に妊娠期間が長く乳離れも遅いのです。（妊娠期間＋乳離れ齢）がサイズの割に長くなっているということは、子どもに係りきりになっている期間がサイズの割に長いということですから、出産間隔も当然のことながら延長せざるを得ないわけです。また、一腹産仔も少なくするような淘汰圧がかかることもうなずけます。出産間隔がサイズの割に長く、一腹産仔数がサイズの割に少なければ、当然のこととしてサイズの割に年間出産数も低くなります。こうして、、、
  サイズの割に性成熟の遅い目は、サイズの割に母親の育児負担が重く
  子どもを少し産んで大事に育てる

  限界寿命もサイズの割に延びる傾向がある　

  とイメージできるでしょう。