遺伝子のスイッチが描く「飛行の設計図」｜コウモリ論文読み解くシリーズ

指が伸びる魔法

胎児期の特定のタイミングで遺伝子のフィードバックループが再始動し、前肢を異常なほど細長く成長させる

翼膜（パタギア）の誕生

本来なら消えるはずの指の間の組織が、アポトーシス（細胞死）を防ぐ仕組みによって「翼」として残された

顔と歯のカスタマイズ

食性に合わせて顔の長さや歯の形を数週間で調整する、驚異的な適応能力の遺伝的メカニズムが判明

コウモリ（翼手目）は、哺乳類の中で唯一、自力で羽ばたいて空を飛ぶ能力を手に入れたグループです 。全哺乳類の約20%を占める約1500種という多様性は、まさに「飛翔」というイノベーションの結果と言えるでしょう 。

よく「鳥と同じようなもの」と誤解されますが、そのロジックは全く異なります。彼らは地上を歩いていた祖先から、指を異様に細長く伸ばし、その間に皮膚を張るという独自の「設計変更」を行いました 。専門用語で言えば、反響定位（エコーロケーション）による闇夜の支配と、翼膜（パタギア）による高機動飛行が、彼らをニッチの覇者へと押し上げたのです 。

この研究の目的は、「なぜコウモリだけが、哺乳類の中で唯一、空を飛ぶという劇的な進化を遂げられたのか？」という謎を、遺伝子と発生（胎児が育つプロセス）の仕組みから解明することにあります。

解析の結果、以下の主要な事実が判明しました。

進化のショートカットを発見

コウモリは全く新しい遺伝子を作ったのではなく、ネズミなども持っている「既存の遺伝子」を動かすタイミングと期間（ヘテロクロニー）を調整することで、短期間で翼を作り上げました。

指を伸ばし続ける「ブースター」の存在

前肢の指を伸ばす Shh（ソニック・ヘッジホッグ）遺伝子が、通常は止まるはずの時期に再び活性化する「フィードバックループ」を形成し、他の動物にはない異常な長さを実現しています。

「膜」を残すためのブレーキ

本来、指と指の間の組織は成長過程で死滅（アポトーシス）してなくなりますが、コウモリは Bmp 信号を阻害する Grem 遺伝子を働かせることで、このプロセスを意図的にストップさせ、翼膜（パタギア）を保持しています。

食性に合わせた「顔のカスタマイズ」

Runx2 という遺伝子の中にある特定の配列（QA比）が、ダイヤルを回すように顔の長さを調節しており、これにより昆虫食から果実食まで、わずかな遺伝的変化で多様な食性へ適応しました。

本研究は、これら複数の遺伝的スイッチが組み合わさることで、コウモリという「異能の形態」が完成したことを論理的に証明しています。

深掘りする前に、この研究の結果を私なりにもう一度解釈してみます。

この研究成果からは、コウモリが空を支配するための合理性を感じますよね。なぜ彼らがこれほど極端な体を手に入れたのか、これを考えてみたいと思います。

「膜」を張るために、指の「死」を止めるという逆転の発想

通常、哺乳類の指は、胎児のときに指の間の細胞がわざと死ぬ（アポトーシス）ことで一本ずつ分かれます。

しかしコウモリは、Grem（グレムリン）という遺伝子のブレーキを使い、この「細胞の死」をあえて止めました。

これにより、指の間の組織が「翼膜（ダクティロパタギア）」として残り、パラシュートのような構造を自前で用意することに成功したのです。

「長さ」と「軽さ」を両立させる、限界ギリギリの設計

私も現場でよく感じるんですが、とにかく指の細さです。これは、揚力を稼ぐために翼を広げつつ、飛行の邪魔になる「重さ」を極限まで削ぎ落とした結果です。

そして、Shh 遺伝子などの働きによって、骨を太くするのではなく「伸ばすスピード」だけを爆発的に高めました。

これにより、竹細工のように「細くてしなやか」、かつ大きな風圧を受け止めることができる、工学的にも極めて効率的な骨格が完成したことになります。

あえて「見ない」ことを選んだ、徹底したコスト管理

特定の光（紫外線など）を感じる Sオプシン という視覚機能をあえて失わせたのは、脳やエネルギーのリソースを「音の解析（エコーロケーション）」に集中させるためだと考えられます。

視覚を捨てて「夜の闇を音で視る」という、誰もいないニッチな市場に全精力を注ぎ込んだ。

この「一点突破」の戦略こそが、地上での生存競争を回避し、彼らを哺乳類の巨大勢力へと進化させた論理的根拠だと言えます。

長野県の松本の深い山の中で、実際にコウモリを保定（捕獲して保持）する際、私はいつもその「質感のギャップ」に驚かされます。

体はふっさふさの毛に覆われて「獣」としての温かみがあるのに、指から先、翼に触れた瞬間に世界が変わります。論文にある「細い指」と「薄い翼膜」は、手に取ると「上質なシルクか極薄のシリコンを触っているような、しっとりとした滑らかさ」として伝わってきます。

この薄さ、この細さで、夜の山を時速数十キロで飛び回る。これはもう、違和感を通り越して生命の設計の凄みを感じます。

地上の生存競争に背を向け、垂直な木に登り、そこから重力を利用して空へ飛び出した。

視覚（Sオプシン）を一部捨ててまで夜を選んだのは、彼らにとって「他者と競う」ことより「誰もいない場所で生きる」という覚悟が勝ったからでしょう。

「細すぎる指」という、一見すると脆そうな進化を選んだからこそ、彼らは誰にも邪魔されない夜空という広大なマーケットを独占できた。

人間の世界でも、誰も見向きもしないニッチな分野にこそ、世界を変えるイノベーションが眠っているのかもしれません。

Sadier A, Urban DJ, Anthwal N, Howenstine AO, Sinha I, Sears KE. 2021. Making a bat: The developmental basis of bat evolution. Genetics and Molecular Biology 43(1 Suppl 2): e20190146. Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33576369/

Teeling EC, Springer MS, Madsen O, Bates P, O’Brien SJ, Murphy WJ. 2005. A molecular phylogeny for bats illuminates biogeography and the fossil record. Science 307(5709): 580–584. Available from: https://www.science.org/doi/10.1126/science.1105113