『無限の形態、最も美しいもの:進化発生学の新科学と動物界の形成』は、分子生物学者ショーン・B・キャロルによる2005年の著書である。本書は、新興分野である進化発生生物学と、ツールキット遺伝子の役割について概説している。科学コミュニケーションの分野で数々の賞を受賞している。
本書のやや議論を呼ぶ[ 1 ]主張は、動物の進化(他の生物でも同様のプロセスが起こることは疑いないが)は、構造タンパク質(酵素など)をコードしない調節遺伝子が胚発生を制御する方法を変化させることによって主に進行するというものである。そして、これらの調節遺伝子は、キャロルが「ツールキット」と呼ぶ、非常に古い高度に保存された遺伝子群に基づいていることが判明している。ほぼ同一の配列が動物界全体で見られることから、Hoxなどのツールキット遺伝子は、今日存在する動物の体構造の大部分を生み出したカンブリア爆発以前に進化していたに違いない。これらの遺伝子は、重複によって、あるいは変更されずに新しい機能に適用されることによって、繰り返し使用される。そのため、同じシグナルが、発生の異なる時期、胚の異なる部分で与えられ、成体の体に異なる影響を与える可能性がある。キャロルは、これが、構造遺伝子が非常に少ないにもかかわらず、非常に多くの体形が作られる理由を説明すると主張している。キャロルの『適者生存の法則』と並んで、 PBSのドキュメンタリー『ダーウィンが知らなかったこと』の原作となった。[ 2 ]
リチャード・ドーキンスの『盲目の時計職人』以来、最も重要な一般向け科学書であり、「事実上、その続編」とも言われている。[ 3 ]

ショーン・B・キャロルは、ウィスコンシン大学マディソン校の分子生物学および遺伝学の教授です。[ 4 ]彼は、ショウジョウバエをモデル生物として、発生中の胚における遺伝子発現の調節に役立つシス調節エレメント(非コードDNA断片)の進化を研究しています。[ 5 ] [ 6 ]彼はその業績により、ショー科学者賞[ 7 ]とスティーブン・ジェイ・グールド賞[ 8 ]を受賞しています。
本書のタイトルは、チャールズ・ダーウィンの1859年の著書『種の起源』の最後の文からの引用である。この中でダーウィンは、すべての生物が共通の祖先から進化してきたことを次のように述べている。「限りなく美しく、限りなく素晴らしい形態が進化してきたし、今も進化し続けている。」[ 9 ]しかし、ダーウィンは、それらの形態が実際にどのようにして生まれたのかを説明することはできなかった。20世紀初頭の進化と遺伝学の現代的な統合もまた、生物の形態を説明するために胚発生をほとんど無視していた。なぜなら、集団遺伝学が形態がどのように進化してきたかを十分に説明しているように見えたからである。この課題は、20世紀末に組換えDNA技術が登場したことでようやく取り組まれ、生物学者は発生が実際にどのように制御されているのかを探求し始めることができた。[ 10 ]



本書には、ツールキット遺伝子の影響を示すために染色されたショウジョウバエの胚の発育過程などの写真や、ジェイミー・W・キャロル、ジョシュ・P・クライス、リアン・M・オールズによる線画が掲載されている。

進化生物学者のルイス・ウォルパートは、アメリカン・サイエンティスト誌に寄稿した記事の中で、『最も美しい無限の形態』を「美しく、非常に重要な本」と評した。彼は、この本のメッセージを次のように要約している。「ダーウィンの理論が明らかにしたように、これらの無数の形態は、子孫の小さな変化と、環境によりよく適応したものの自然選択の結果として発達した。このような変異は、発生中の胚の細胞の挙動を制御する遺伝子の変化によってもたらされる。したがって、胚の発生との根本的な関係を理解せずに進化を理解することはできない。」[ 13 ]ウォルパートは、キャロルが進化発生学を説明しようとしたことを指摘し、「彼は見事にその目的を達成した」と述べた。[ 13 ]
進化生物学者のジェリー・コインは、ネイチャー誌に寄稿した記事の中で、この本は関心のある一般読者を対象としており、「発生遺伝学の最近の進歩と、それが進化の過程について教えてくれるかもしれないことへの賛歌」だと評した。 [ 1 ]コインにとって、この本の中心は「線虫、昆虫、カエル、人間を含むすべての左右相称動物の体構造を制御する遺伝子が、ほぼ同一であるという予期せぬ発見」だった。これらは「ホメオボックス」(Hox)遺伝子である。[ 1 ]コインはキャロルをこの分野のリーダーであり「巧みなコミュニケーター」と評したが、キャロルがこの分野に対する自身のビジョンを「そのビジョンの大部分が依然として議論の的となっていることを認めずに」述べると「居心地の悪さを感じる」と認めた。[ 1 ]コインは、「『調節遺伝子』が進化の場である」という考えは、 1970年頃のロイ・ブリテンとその同僚に遡るが、観察や実験による裏付けは依然として弱いと指摘した。彼はチンパンジーとヒトのDNAレベルはほぼ99%同一であると認めつつも、「ヒトとチンパンジーは少なくとも55%のタンパク質でアミノ酸配列が異なり、ヒトとマウスではその割合が95%にまで上昇する。したがって、ヒゲや尻尾がない重要な理由としてタンパク質配列の進化を排除することはできない」と指摘した。 [ 1 ]また、ヒトのタンパク質をコードする遺伝子のほぼ半分はショウジョウバエに相同遺伝子がないため、キャロルの説とは反対に「形態の進化は古い遺伝子に新しい遺伝子を作るように教えることと密接に関係している」と主張することもできると指摘した。[ 1 ]
BioScience誌のレビューでは、この本は新しいJust So Storiesとして機能し、ラドヤード・キプリングが児童文学で注目した「斑点、縞模様、隆起」について説明していると指摘した。レビューでは、キャロルが人類の進化に取り組み、チャールズ・ダーウィンが生命の壮大さ(進化論的見解)と呼んだ重要な概念を網羅していることを称賛し、「キプリングは夢中になるだろう」と示唆した。[ 12 ]
科学ライターのピーター・フォーブスはガーディアン紙に寄稿し、本書を「必読書」と評し、著者を「著名な科学者であると同時に、偉大な科学ライターの一人」と称賛した。[ 14 ]
古生物学者の ダグラス・H・アーウィンは、 Artificial Life誌でこの本をレビューし、ショウジョウバエから人間に至るまでの生命体は、多くの生物学者が予想していたよりもはるかに少ない遺伝子しか持っていないことを指摘した。人間はわずか約2万個の遺伝子しか持っていない。「細胞の種類やニューロンの複雑さにおいて、人間がハエ、あるいはそれよりもさらに悪いことに線虫(Caenorhabditis elegans)とほぼ同じ数の遺伝子しか必要としないのはなぜだろうか?」[ 15 ]とアーウィンは問いかける。彼は、動物の「驚くべき形態的多様性」が「これほど限られた数の遺伝子」から生じているという自身の疑問に答え、キャロルの「洞察力に富み、熱意にあふれた」文体を称賛し、「機知に富み、魅力的な」書き方で、読者をHoxとPAX-6の複雑さに引き込み、生命体のカンブリア爆発などを称賛している。[ 15 ]
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