The Unexpected Origin of Fingers

手の指　予想外の起源と進化

By John A. Long ／Richard Cloutier

J. A. ロング／R. クルティエ


Five digits radiating from a palm, an arrangement both flexible and strong—capable of playing a piano, wielding a hammer, offering a comforting touch. The hand is our most familiar body part, central to most everyday tasks, from dressing and driving to cooking and texting. Yet from an evolutionary standpoint, it remains largely mysterious, particularly when it comes to the earliest stage of its origin. Other four-limbed creatures—tetrapods, as they are known—have hands that look and function quite differently than ours do. In birds and bats, they help to form delicate wings; in elephants, they support limbs as big around as tree trunks. But the basic structure is the same. In 1859 Charles Darwin remarked on the similarities in On the Origin of Species: “What can be more curious than that the hand of a man, formed for grasping, that of a mole for digging, the leg of the horse, the paddle of the porpoise, and the wing of the bat, should all be constructed on the same pattern, and should include the same bones, in the same relative positions?”		手のひらから広がる5本の指はしなやかで力強く，ピアノを弾き，ハンマーを振るい，優しく触れて相手を癒すこともできる。手は最も身近な身体部分であり，服を着ることから車の運転，料理，携帯メールを送ることまで，毎日のほとんどの作業で重要な役を果たしている。だが進化の観点からすると手はいまだに謎めいており，特にその起源となるとよくわかっていない。　私たち人間の手と他の四肢動物の手は，外見も機能もかなり異なる。鳥とコウモリの手は優美な翼の骨格となっており，ゾウの手は木の幹ほどもある太い脚を支えている。しかしながら基本構造は同じだ。ダーウィン（Charles Darwin）は1859年，著書『種の起源』のなかでこの類似性についてこう述べた。「物を握るための人間の手，土を掘るためのモグラの手，馬の足，イルカのひれ足，そしてコウモリの翼もすべて同じパターンの構造をしており，同じ骨が同じ相対的位置にある。これほど好奇心をそそることがほかにあるだろうか？」
Darwin proposed an elegant explanation: these diverse animals share this pattern because they evolved from a common ancestor that possessed limbs with digits. In the more than 160 years since Darwin advanced his revolutionary idea, evolutionary biologists have marshaled evidence from paleontology, genetics and embryology that has proved him right. Their efforts have illuminated the shared ancestry of tetrapods, which evolved from fish; shown that the bones that make up the human hand are also found in frogs and birds and whales; and identified some of the genes that control the development of hands and wings and flippers, among other variations. But the first chapter of that story—the bit where the hand and wrist evolved from bones in the fin of an ancestral fish—has remained murky at best because scientists have lacked sufficiently complete fossils of transitional creatures between fully aquatic fish and land-roving tetrapods.		ダーウィンが提案した説明はあざやかだった。これら様々な動物の手のパターンが共通しているのは，それらの動物が指のある肢を持つ共通の祖先から進化したからである，という考えだ。ダーウィンがこの画期的な仮説を唱えてから160年以上たち，その間に進化生物学者は古生物学と遺伝学，発生学からの証拠をまとめてダーウィン説の正しさを立証した。その努力によって，四肢動物には魚から進化した共通祖先があることが明らかになり，ヒトの手を構成しているのと同じ骨がカエルや鳥やクジラにも見られることが示され，手や翼やひれ足などの発生を制御している遺伝子もいくつか特定された。　だが物語の第1章，祖先となった魚の鰭（ひれ）の骨格から手や手首への進化については，ぼんやりとしかわかっていない。完全に水中で暮らしていた魚と陸上を歩き回る四肢動物の間にあたる移行段階の生物について，その全身を伝える十分な化石がなかったからだ。
This past March we unveiled an extraordinary fossil—a complete skeleton of a 375-million-year-old fish, Elpistostege watsoni—that goes a long way toward filling that gap in understanding. The fossil preserves in its fins bones comparable to the ones that make up our fingers, showing that digits evolved before vertebrates left the water. This discovery overturns the conventional wisdom about when and how the hand evolved and shines new light on the rise of tetrapods, a pivotal event in the history of life on earth.		しかし私たち著者は今年3月，この理解の欠落を埋めるのに大いに役立つ驚くべき化石について発表した。3億7500万前の魚エルピストステゲ・ワトソニ（Elpistostege watsoni）の完全な骨格だ。この化石では鰭の部分に，人間の指を構成している骨に相当する骨が保存されており，脊椎動物が陸に上がるよりも前に指が進化していたことを示している。この発見は手がいつどのように進化したかに関する従来の見方を覆し，地球生物の歴史においても特に重要な出来事である四肢動物の誕生に新たな光を当てている。