動物学

動物学（英: / z u ˈ ɒ l ə dʒ i / zoo- OL -ə-jee、 米: / z oʊ ˈ ɒ l ə dʒ i / zoh- OL -ə-jee）^[1]は、動物の科学的研究です。研究対象には、現生動物と絶滅動物の両方の構造、発生学、分類、習性、分布、および動物が生態系とどのように相互作用するかが含まれます。動物学は生物学の主要な分野の1つです。この用語は、古代ギリシャ語のζῷον、zōion（「動物」）とλόγος、logos （「知識」、「研究」）に由来しています。^[2]

人間は、身の回りの動物の自然史に常に興味を持ち、その知識を利用して特定の種を家畜化してきましたが、動物学の正式な研究は、アリストテレスに始まったと言えます。彼は動物を生物として捉え、その構造と発達を研究し、動物が周囲に適応し、各部が機能する仕組みについて考察しました。現代の動物学は、ルネッサンス期から近世にかけて、カール・リンネ、アントニー・ファン・レーウェンフック、ロバート・フック、チャールズ・ダーウィン、グレゴール・メンデルなど多くの人々によって始まりました。

動物の研究は、形態と機能、適応、グループ間の関係、行動、生態学を扱う分野へと大きく移行しました。動物学は、分類、生理学、生化学、進化などの分野に細分化されてきました。1953年にフランシス・クリックとジェームズ・ワトソンがDNAの構造を発見したことで、分子生物学の領域が開かれ、細胞生物学、発生生物学、分子遺伝学の進歩につながりました。

動物学の歴史は、古代から現代までの動物界の研究をたどるものです。先史時代の人々は、環境内の動物や植物を研究して、それらを活用し、生き延びる必要がありました。15,000年前に遡るフランスの洞窟壁画、彫刻、彫刻には、バイソン、馬、鹿が細部まで丁寧に描かれています。世界の他の地域の同様の画像では、主に食用として狩猟された動物や凶暴な動物が描かれています。^[3]

動物の家畜化を特徴とする新石器革命は、古代を通じて続いた。野生生物に関する古代の知識は、近東、メソポタミア、エジプトの野生動物と家畜のリアルな描写によって示されており、その中には畜産の実践と技術、狩猟と漁業も含まれている。文字の発明は、エジプトの象形文字に動物が登場することで動物学に反映されている。^[4]

動物学というまとまった一つの分野としての概念が生まれたのはずっと後のことであるが、動物学は古代ギリシャ・ローマ世界のアリストテレスとガレノスの生物学書にまで遡る自然史から生まれた。紀元前4世紀、アリストテレスは動物を生物として捉え、その構造、発達、生命現象を研究した。彼は動物を、我々の脊椎動物の概念に相当する血のある動物と、血のない無脊椎動物の2つのグループに分けた。彼はレスボス島で2年間を過ごし、動物と植物を観察、記述し、さまざまな生物の適応とその部位の機能について考察した。^[5] 400年後、ローマの医師ガレノスは、当時は人体の解剖が禁止されていたため、動物を解剖してその構造と部位の機能を研究した。 ^[6]その結果、彼の結論の一部は誤っていたが、何世紀にもわたって彼の見解に異議を唱えることは異端とみなされ、解剖学の研究は停滞した。^[7]

古典後期には、中東の科学と医学は世界で最も進んでおり、古代ギリシャ、ローマ、メソポタミア、ペルシャの概念と古代インドの伝統であるアーユルヴェーダを統合し、数多くの進歩と革新を遂げました。^[8] 13世紀には、アルベルトゥス・マグヌスがアリストテレスの著作すべての注釈とパラフレーズを作成しました。植物学、動物学、鉱物学などのトピックに関する彼の本には、古代の情報だけでなく、彼自身の調査の結果も含まれていました。彼の一般的なアプローチは驚くほど現代的で、「自然科学の課題は、単に言われたことを受け入れることではなく、自然物の原因を調査することです」と書いています。^[9]初期の先駆者はコンラート・ゲスナーで、彼の記念碑的な4,500ページの動物百科事典であるHistoria animaliumは、1551年から1558年の間に4巻で出版されました。^[10]

ヨーロッパでは、ガレノスの解剖学に関する研究は、16世紀までほぼ比類なく、挑戦されることのないままであった。^{[11] [12]}ルネッサンス期から近世にかけて、ヨーロッパでは経験主義への新たな関心と多くの新生物の発見により、動物学の思想に革命が起こった。この運動で著名なのは、生理学において実験と注意深い観察を用いたアンドレアス・ヴェサリウスとウィリアム・ハーヴェイ、そして生物の発生と行動を研究するだけでなく、生命の多様性と化石記録を分類し始めたカール・リンネ、ジャン＝バティスト・ラマルク、ビュフォンなどの博物学者である。アントニー・ファン・レーウェンフックは顕微鏡法の先駆的な研究を行い、それまで知られていなかった微生物の世界を明らかにし、細胞理論の基礎を築いた。^{[13]レーウェンフックの観察は}ロバート・フックによって支持された。すべての生物は1つ以上の細胞から構成されており、自発的に発生することはできない。細胞説は生命の根本的基盤に関する新たな視点を提供した。^[14]

動物学は、以前は紳士的な博物学者の領域であったが、18世紀、19世紀、20世紀にかけて、ますます専門的な科学分野となった。アレクサンダー・フォン・フンボルトなどの探検家博物学者は、生物とその環境の相互作用、およびこの関係が地理に依存する仕組みを調査し、生物地理学、生態学、動物行動学の基礎を築いた。博物学者は本質主義を拒否し、絶滅の重要性と種の変異性を考慮し始めた。^[15]

これらの発展は、発生学と古生物学の成果とともに、1859年に出版されたチャールズ・ダーウィンの自然選択による進化論にまとめられました。この理論でダーウィンは、進化が起こる過程を説明し、それが起こったという観察的証拠を提供することで、有機進化論に新たな基盤を築きました。^[16]ダーウィンの理論は科学界に急速に受け入れられ、すぐに急速に発展する生物学の中心的公理となりました。現代遺伝学の基礎は、 1865年のグレゴール・メンデルのエンドウ豆に関する研究から始まりましたが、当時は彼の研究の重要性は認識されていませんでした。^[17]

ダーウィンは、形態学と生理学を共通の生物学理論である有機進化論に統合することで、両者に新たな方向性を与えた。その結果、動物の分類が系譜学的な観点から再構築され、動物の発生に関する新たな研究が行われ、動物の遺伝的関係を解明する初期の試みが行われた。19世紀末には自然発生説が衰退し、病気の細菌説が台頭したが、遺伝のメカニズムは謎のままであった。20世紀初頭には、メンデルの研究が再発見され、遺伝学が急速に発展し、1930年代までには集団遺伝学と自然選択が現代統合理論に統合され、進化生物学が誕生した。^[18]

細胞生物学の研究は、遺伝学、生化学、医療微生物学、免疫学、細胞化学などの他の分野と相互に関連しています。 1953年にフランシス・クリックとジェームズ・ワトソンがDNA分子の二重らせん構造を決定したことで^{[19] 、}分子生物学の領域が開かれ、細胞生物学、発生生物学、分子遺伝学の進歩につながりました。DNA配列決定により、異なる生物間の親和性の程度が明らかになったため、系統学の研究は変革しました。 ^[20]

動物学は動物を扱う科学の一分野である。種とは、適切な性別の任意の2個体が生殖可能な子孫を産むことができる生物の最大のグループと定義することができる。約150万種の動物が記載されており、800万種もの動物種が存在すると推定されている。^[21] 初期の必要性は、生物を識別し、その特徴、相違点、関係に従ってそれらをグループ化することであり、これが分類学者の分野である。もともと種は不変であると考えられていたが、ダーウィンの進化論の到来とともに、異なるグループまたは系統群間の関係を研究する分岐学の分野が生まれた。系統学は生物形態の多様化の研究であり、グループの進化の歴史は系統発生として知られ、系統群間の関係は系統図で図式的に示すことができる。^[22]

歴史的には、動物の科学的研究を行う人は自らを動物学者と称していたが、この用語は個々の動物を扱う人を指すようになり、より具体的には生理学者、動物行動学者、進化生物学者、生態学者、薬理学者、内分泌学者、寄生虫学者などと自らを称する人もいる。^[23]

動物の研究は古くから行われているが、その科学的形は比較的新しいものである。これは、19世紀初頭の自然史から生物学への移行を反映している。ハンターとキュヴィエ以来、比較解剖学的研究は形態学と関連付けられ、解剖学、生理学、組織学、発生学、奇形学、動物行動学といった現代の動物学的研究領域を形成してきた。^[24]近代動物学は、ドイツとイギリスの大学で最初に興った。イギリスでは、トーマス・ヘンリー・ハクスリーが著名な人物であった。彼の考えは動物の形態学に集中していた。彼を19世紀後半の最も偉大な比較解剖学者とみなす人は多い。ハンターと同様に、彼の授業は、以前の講義のみの形式とは対照的に、講義と実験室実習で構成されていた。

動物学における科学的分類は、動物学者が生物を属や種などの生物学的タイプごとに分類する方法である。生物学的分類は科学的分類法の一種である。現代の生物学的分類は、種を共通の物理的特徴に従って分類したカール・リンネの研究に端を発する。これらの分類はその後、ダーウィンの共通祖先の原理との一貫性を高めるために改訂されてきた。核酸配列をデータとして使用する分子系統学は、近年の多くの改訂を推進しており、今後もそうし続ける可能性が高い。生物学的分類は動物系統学の科学に属する。^[25]

現在、多くの科学者は、5界システムは時代遅れであると考えています。現代の代替分類システムは、一般的に3ドメインシステムから始まります：古細菌（もともと古細菌）、細菌（もともと真正細菌）、真核生物（原生生物、真菌、植物、動物を含む）^[26] これらのドメインは、細胞が核を持っているかどうか、および細胞外部の化学組成の違いを反映しています。^[26]

さらに、各界は、それぞれの種が別々に分類されるまで再帰的に細分化される。順序は、 ドメイン;界;門;綱;目;科;属;種である。生物の学名は、属と種から生成される。たとえば、人間はHomo sapiensと記載されている。Homoは属、sapiens は種小名であり、この両方を合わせて種名を構成する。生物の学名を書くときは、属の最初の文字を大文字にし、種小名はすべて小文字にするのが適切である。また、用語全体を斜体または下線付きにすることもできる。^[27]

最も主流の分類体系はリンネ分類法と呼ばれ、階級と二名法から構成されています。動物の分類、分類、命名法は国際動物命名規約によって管理されています。命名法の標準化を目指して1997年に統合草案「バイオコード」が発行されましたが、まだ正式に採用されていません。^[28]

脊椎動物学は、魚類、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳類などの脊椎動物、つまり背骨を持つ動物の研究からなる生物 学の分野です。 哺乳類学、生物人類学、爬虫両生類学、鳥類学、魚類学など、さまざまな分類学指向の分野では、種を特定して分類し、それらのグループに固有の構造とメカニズムを研究することを目指しています。動物界の残りの部分は、海綿動物、棘皮動物、尾索動物、蠕虫、軟体動物、節足動物、その他多くの門を含む広大で非常に多様な動物群である無脊椎動物学によって扱われますが、単細胞生物や原生生物は通常含まれません。^[22]

細胞生物学は、細胞の挙動、相互作用、環境など、細胞の構造的および生理学的特性を研究します。これは、細菌などの単細胞生物だけでなく、人間などの多細胞生物の特殊細胞についても、顕微鏡レベルと分子レベルの両方で行われます。細胞の構造と機能を理解することは、すべての生物学の基礎となります。細胞タイプ間の類似点と相違点は、分子生物学に特に関連しています。

解剖学は、臓器や器官系などのマクロ構造の形状を研究します。 ^[29]解剖学は、臓器や器官系が人間や他の動物の体内でどのように連携して機能するか、またそれらが独立して機能するかに焦点を当てています。解剖学と細胞生物学は密接に関連しており、「構造」研究に分類できます。比較解剖学は、異なるグループの解剖学の類似点と相違点を研究する学問です。進化生物学と系統発生学（種の進化）と密接に関連しています。^[30]

生理学は、生物の機械的、物理的、生化学的プロセスを研究し、すべての構造が全体としてどのように機能するかを理解しようとします。「構造から機能へ」というテーマは生物学の中心です。生理学の研究は伝統的に植物生理学と動物生理学に分かれてきましたが、生理学のいくつかの原則は、研究対象がどの生物であっても普遍的です。たとえば、酵母細胞の生理学について学んだことは、人間の細胞にも適用できます。動物生理学の分野では、人間の生理学のツールと方法が人間以外の種にまで拡張されています。生理学は、たとえば神経系、免疫系、内分泌系、呼吸器系、循環器系がどのように機能し、相互作用するかを研究します。^[31]

発生生物学は、動物や植物が繁殖し成長する過程を研究する学問です。この学問分野には、胚発生、細胞分化、再生、無性生殖と有性 生殖、変態、成体生物における幹細胞の成長と分化の研究が含まれます。 ^{[32]動物と植物の両方の発生については、}進化、集団遺伝学、遺伝、遺伝的変異性、メンデル遺伝、生殖に関する記事でさらに考察されています。

進化生物学は、地球上の生命の多様性を生み出した進化のプロセス（自然選択、共通の祖先、種分化）を研究する生物学の分野である。進化研究は、種の起源と祖先、および時間の経過による変化に関係しており、多くの分類学志向の分野の科学者が関与している。たとえば、一般的には、哺乳類学、鳥類学、爬虫類学、昆虫学などの特定の生物に関する特別な訓練を受けた科学者が関与しているが、それらの生物をシステムとして使用して、進化に関する一般的な質問に答えている。^[33]

進化生物学は、化石記録を用いて進化の様式と速度に関する疑問に答える古生物学に一部基づいており、 ^[34]集団遺伝学^[35]や進化論などの分野の発展にも一部基づいています。20世紀後半のDNAフィンガープリンティング技術の発達に続いて、動物学におけるこれらの技術の応用により、動物集団に対する理解が深まりました。 ^[36] 1980年代には、進化発生生物学の研究を通じて、発生生物学が当初は現代統合から排除されていましたが、進化生物学に再び参入しました。進化生物学の一部と見なされることが多い関連分野には、系統学、系統分類学、分類学があります。^[37]

動物行動学は、自然環境下における動物の行動を科学的かつ客観的に研究する学問であり、[38] 実験室環境での行動反応研究に重点を置く行動主義とは対照的で^ある。動物行動学者は、特に行動の進化と自然選択理論の観点からの行動の理解に関心を寄せてきた。ある意味では、最初の近代動物行動学者はチャールズ・ダーウィンであり、彼の著書『人間と動物の感情表現』は多くの後の動物行動学者に影響を与えた。^[39]

動物行動学の分野の一つに行動生態学があり、ニコラース・ティンバーゲンの動物行動に関する4つの疑問、行動の直接的な原因は何か、生物の発達史は何か、行動の生存価値と系統発生は何か、という問いに答えようとしています。 ^[40]もう一つの研究分野は動物認知学で、実験室実験と慎重に管理されたフィールド研究を用いて動物の知能と学習を研究します。^[41]

生物地理学は、地球上の生物の空間分布を研究するもので、^[42]分散と移動、プレートテクトニクス、気候変動、分岐論などのトピックに焦点を当てています。これは、進化生物学、分類学、生態学、自然地理学、地質学、古生物学、気候学の概念と情報を統合した統合的な研究分野です。^[43]この研究分野の起源は、チャールズ・ダーウィンと共同でいくつかの研究を発表したイギリスの生物学者、アルフレッド・ラッセル・ウォレスにあると広く考えられています。^[44]

分子生物学は、動物と植物に共通する遺伝と発生のメカニズムを研究し、遺伝子継承のメカニズムと遺伝子の構造に関する疑問に答えようとしています。1953年にジェームズ・ワトソンとフランシス・クリックがDNAの構造と分子内の相互作用を説明し、この出版が分子生物学の研究を急激に開始し、この主題への関心が高まりました。^{[45]研究者は分子生物学に特有の技術を実践していますが、これを}遺伝学や生化学の手法と組み合わせることが一般的です。分子生物学の多くは定量的であり、最近ではバイオインフォマティクスや計算生物学などのコンピュータサイエンスの技術を使用してかなりの量の研究が行われています。

分子遺伝学は、遺伝子の構造と機能を研究するもので、2000年代初頭から分子生物学の最も顕著なサブフィールドの一つとなっている。他の生物学の分野も分子生物学の影響を受けており、細胞生物学や発生生物学のように分子の相互作用を直接研究したり、集団遺伝学や系統学などの進化生物学の分野のように分子技術を使用して集団や種の歴史的属性を推測したりしている。生物物理学では、生体分子を「基礎から」、つまり分子レベルで研究する長い伝統もある。^[46]

動物は一般的に有性生殖によって繁殖する。これは雄と雌の半数体 配偶子の結合を伴うプロセスであり、各配偶子は減数分裂によって形成される。通常、別々の個体によって生成された配偶子は受精の過程で結合して二倍体の接合子を形成し、それが遺伝的にユニークな個々の子孫に成長することができる。しかし、一部の動物は別の生殖プロセスとして、単為生殖を行うこともできる。単為生殖は、ヘビやトカゲ（Wikipedia有鱗目動物の単為生殖を参照）、両生類（Wikipedia両生類の単為生殖を参照）、その他多くの種（Wikipedia単為生殖を参照）で説明されている。一般的に、単為生殖する動物の減数分裂は、有性生殖する動物の減数分裂と同様のプロセスで起こるが、二倍体の接合子核は、異なる個体からではなく、同じ個体からの2つの半数体ゲノムの結合によって生成される。

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