技能一覧 › 高校生物 生物の進化と系統(知識)

相同器官・相似器官と収束進化

発生の起源が同じ相同器官(ヒトの腕とクジラの胸びれ)と、はたらきが似ていても起源が異なる相似器官(チョウのはねと鳥の翼)、痕跡器官を見分け、収束進化(有袋類と真獣類の似た形)の例を選べる

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説明

異なる生物の器官を比べるとき、「もとが同じ器官から変化したものか」と「はたらきが似ているか」は別の問題です。この技能では、発生の起源が同じ相同器官、はたらきが似ていても起源が異なる相似器官、はたらきを失って小さく残った痕跡器官を見分けられるようになります。また、系統の離れた生物が似た環境に適応して似た形になる収束進化の例を選べるようになります。進化の証拠や、生物どうしの類縁関係を問う選択式の問題で使います。

なぜそうしてよいのか

ヒトの腕、クジラの胸びれ、コウモリの翼、鳥の翼は、見た目もはたらき(物をつかむ・泳ぐ・飛ぶ)も違いますが、骨を調べると、上腕に 1 本、前腕に 2 本の骨があり、その先に手首と指の骨が続くという共通の基本構造をもち、どれも胚の同じ部分(前肢)から発生します。これは、共通の祖先がもっていた前肢が、それぞれの子孫で生活のしかたに合わせて変化したと考えると説明できます。このように起源が同じ器官を相同器官といい、相同器官があることは、それらの生物が共通の祖先から分かれたことの証拠になります。

一方、チョウのはねと鳥の翼はどちらも飛ぶための器官ですが、チョウのはねは体表が広がってできたもので骨がなく、鳥の翼は前肢が変化したものです。起源が違うのに、飛ぶという同じはたらきに適応した結果、形が似たのです。このような器官を相似器官といいます。相似器官は共通の祖先を示すものではなく、似た環境では自然選択によって似た形が有利になることを示します。この考えを生物のからだ全体に広げたのが収束進化で、オーストラリアの有袋類(フクロモモンガ、フクロオオカミなど)と、ほかの大陸の真獣類(モモンガ、オオカミなど)は、系統は離れているのに、似た生活のしかたに適応して似た姿になっています。

また、祖先でははたらいていた器官が、生活のしかたが変わってはたらきを失い、小さく残っているものを痕跡器官といいます(ヒトの尾骨や虫垂、クジラの体内に残る後肢の骨など)。痕跡器官は、その生物の祖先がその器官を使う生活をしていたことを示す証拠になります。

手順

  1. 比べる 2 つの器官について、それぞれ「何が変化してできたものか」(発生の起源)を確かめる。例:ヒトの腕もクジラの胸びれも前肢、チョウのはねは体表、鳥の翼は前肢

  2. 起源が同じなら、はたらきや見た目が違っていても相同器官と判断する

  3. 起源が違い、はたらきや形が似ているだけなら相似器官と判断する

  4. 現在ははたらきを失い、小さく残っている器官なら痕跡器官と判断する

  5. 系統の離れた生物どうしが、似た環境・生活のしかたに適応してからだ全体の形が似ている例(有袋類と真獣類など)なら、収束進化の例と判断する

例題

相同器官の組合せとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

ア チョウのはねと鳥の翼
イ ヒトの腕とコウモリの翼
ウ ジャガイモのいもとサツマイモのいも
エ エンドウの巻きひげとブドウの巻きひげ

例題の解答

手順 1:それぞれの器官の起源を確かめる。
- ア:チョウのはねは体表が広がってできたもの、鳥の翼は前肢が変化したもの。
- イ:ヒトの腕もコウモリの翼も前肢が変化したもので、どちらも上腕の骨・前腕の骨・指の骨という共通の基本構造をもつ。
- ウ:ジャガイモのいもは茎(地下茎)が、サツマイモのいもは根が太ったもの。
- エ:エンドウの巻きひげは葉が、ブドウの巻きひげは茎が変化したもの。

手順 2:起源が同じなのはイだけなので、イの組合せは相同器官である。

手順 3:ア・ウ・エは、はたらきや形は似ているが起源が違うので相似器官であり、相同器官ではない。

よって答えはイである。

答え:

イ

よくある誤り

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

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この技能の次に学べること