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進化生物学 −ゲノミクスが解き明かす進化−
Evolutionary Biology −Genomics Reveals Evolution−

東京大学名誉教授　理博　赤坂甲治 著

Ａ５判／304頁／２色刷／定価3520円（本体3200円＋税10％）／2021年10月発行
ISBN 978-4-7853-5872-3　 C3045

　自分はどこから来たのだろうか。進化は人類の永遠のテーマである。かつては進化学といえば、化石記録の解析しかなかった。20世紀後半になると分子生物学が発展して遺伝情報の解読が進み、さらに遺伝子導入や遺伝子ノックアウトを駆使した発生生物学の発展により形態形成のしくみが解明され、発生生物学の視点で進化を研究する進化発生生物学（エボデボ）が生まれた。
　遺伝子科学の技術を利用し、また自ら技術を開発しながら、生命科学研究の道を歩んできた著者が、その間に培ってきた進化への思いを本書に込めた。進化生物学の最新研究情報が満載。

著者からのメッセージ

YouTube

◎ 著者による自習用の講義動画リスト（字幕付き）（商用利用を禁じます）


→ 第14回　13章後半 エボデボ −特異体制の進化−（19分25秒）　New!
→ 第13回　13章前半 エボデボ −特異体制の進化−（20分12秒）　New!
→ 第12回　12章 エボデボ −体制の進化−（35分46秒）
→ 第11回　11章 進化を促進するしくみ（31分9秒）
→ 第10回　10章 動物の陸上進出（23分8秒）
→ 第9回　9章 陸上植物の出現と多様化（27分4秒）
→ 第8回　8章 動物の多様化（7分38秒）
→ 第7回　7章 遺伝的多様性と新規遺伝子の獲得をもたらす有性生殖（26分07秒）
→ 第6回　6章 多細胞化と有性生殖の獲得（28分49秒）
→ 第5回　5章 真核生物の出現（10分7秒）
→ 第4回　4章 光合成生物と好気性生物の出現（10分7秒）
→ 第3回　3章 生命の誕生（37分57秒）
→ 第2回　2章 無機物から有機物・原始生命体への化学進化（32分29秒）
→ 第1回　1章 進化の概念の歴史（16分55秒）

サポート情報

◎ 教科書採用の先生方に講義用の図表ファイルをご用意しました．
　　ファイルのご利用は講義のみに限らせていただきます．
◎ はじめに （pdfファイル）　　 ◎ 索引 （pdfファイル）
◎ 正誤表 （pdfファイル）

目次 （章タイトル）　　→ 詳細目次

1．進化の概念の歴史
2．無機物から有機物・原始生命体への化学進化
3．生命の誕生
4．光合成生物と好気性生物の出現
5．真核生物の出現
6．多細胞化と有性生殖の獲得
7．遺伝的多様性と新規遺伝子の獲得をもたらす有性生殖
8．動物の多様化
9．陸上植物の出現と多様化
10．動物の陸上進出
11．進化を促進するしくみ
12．エボデボ −体制の進化−
13．エボデボ −特異体制の進化−

詳細目次　　→

はじめに （pdfファイル）

1．進化の概念の歴史
　1.1　記載された生物種数
　1.2　生物の自然発生説と自然発生説を否定する実験
　1.3　進化に気づいた人々
　　1.3.1　最初の進化の概念
　　1.3.2　ダーウィンの進化論
　　1.3.3　ダーウィンのジレンマとの葛藤
　　1.3.4　生殖細胞が自然選択を受けるしくみ
　　1.3.5　ダーウィン没後の進化論のまとめ
　1.4　進化の概念を支持する証拠
　　1.4.1　同じ種でも遺伝的多様性がある
　　1.4.2　ウマの化石
　　1.4.3　多くの種類の化石からも進化の痕跡が示唆される
　1.5　遺伝子の本体DNAが進化にかかわる
　　1.5.1　遺伝子の本体DNAの発見
　　1.5.2　DNAは複製により変異する
　　1.5.3　ランダムに起こるDNA塩基配列の突然変異
　　1.5.4　自然選択は表現型に対してはたらく

2．無機物から有機物・原始生命体への化学進化
　2.1　生物とは何か
　2.2　宇宙の誕生・地球の誕生
　2.3　44億年前に地殻が形成された証拠
　2.4　43億年前に海が形成された証拠
　2.5　原始大気組成の推定法と化学進化の実験
　　2.5.1　原始大気組成の推定法
　　2.5.2　原始大気から有機物の合成の実証
　　2.5.3　オパーリンの化学進化論
　　2.5.4　有機物の重合を妨げる水の問題
　　2.5.5　タンパク質・核酸・糖・脂質の化学進化の実証
　　2.5.6　粘土鉱物がヌクレオチド・アミノ酸の重合を促進した
　　2.5.7　粘土鉱物が細胞の形成を促進した
　　2.5.8　原始地球大気は弱還元型だった
　　2.5.9　宇宙線により弱還元型大気から有機物が生成する
　2.6　熱水噴出孔での化学進化
　2.7　宇宙に存在する有機物
　2.8　自己複製する生体触媒の出現
　　2.8.1　触媒作用があるRNAの発見
　　2.8.2　$in\: vitro$ 選択系により酵素活性をもつRNAを化学進化させる
　　2.8.3　自己複製するRNA
　2.9　熱水フィールドでの化学進化とプロトセルの誕生説
　2.10　プロトセルから生命誕生までのシナリオの最新説

3．生命の誕生
　3.1　地磁気の発生が生命誕生を可能にした
　3.2　約40億年前に生命が存在していた証拠
　3.3　原始独立栄養生物の誕生
　　3.3.1　メタン生成アーキアのエネルギー代謝
　　3.3.2　比較ゲノミクスによる最後の共通生物の形質と生態の推定
　3.4　好熱性アーキアと好熱性細菌の膜脂質
　　3.4.1　超好熱性アーキアの膜脂質
　　3.4.2　好熱性細菌の膜脂質
　　3.4.3　アーキア・細菌の両方の型の膜脂質生合成系をもつ生物
　3.5　超好熱アーキアの中温域への生息域拡大と膜脂質の変化
　3.6　好熱性菌のタンパク質の特徴
　3.7　超好熱性菌のDNA２本鎖が解離しないしくみ
　　3.7.1　比較ゲノミクスにより発見されたDNA熱耐性の原理
　　3.7.2　DNAの耐熱性を高めるアーキアのヒストン様タンパク質
　3.8　原始従属栄養生物の誕生

4．光合成生物と好気性生物の出現
　4.1　光合成細菌の光合成
　4.2　酸素発生型光合成生物の出現
　　4.2.1　シアノバクテリアの出現
　　4.2.2　シアノバクテリアの光合成
　　4.2.3　光合成細菌はクロロフィルを合成する代謝系をすでにもっていた
　4.3　好気性生物の出現
　　4.3.1　活性酸素の種類
　　4.3.2　活性酸素を除去する酵素の獲得
　4.4　好気性従属栄養生物の出現

5．真核生物の出現
　5.1　真核生物が出現した証拠
　　5.1.1　微化石にもとづく真核生物の証拠
　　5.1.2　真核生物のバイオマーカーとされた物質
　　5.1.3　比較ゲノミクスによる真核生物誕生年代の推定
　5.2　酸素呼吸する真核生物の出現
　5.3　真核生物がアーキアに由来する証拠
　　5.3.1　ヌクレオソーム構造を形成するアーキアヒストン様タンパク質
　　5.3.2　アーキア遺伝子にはイントロンがある
　　5.3.3　アーキアと真核生物の転写開始複合体はよく似ている
　　5.3.4　アーキアと真核生物のDNA複製開始機構は似ている
　5.4　真核生物の起源となった原核生物
　　5.4.1　細胞内共生説
　　5.4.2　メタゲノム解析による真核生物に近いアーキアの探索
　　5.4.3　２ドメイン説と３ドメイン説の議論
　　5.4.4　アスガルドアーキオータ培養成功による真核生物進化研究の進展

6．多細胞化と有性生殖の獲得
　6.1　単細胞時代に分岐していた植物・菌類・動物
　6.2　グリパニアは多細胞生物ではない
　6.3　多細胞生物の出現
　6.4　藻類の多細胞化
　　6.4.1　クラミドモナスとボルボックスの比較ゲノム解析
　　6.4.2　藻類の多細胞化を担う遺伝子機能の実験的証明
　　6.4.3　捕食選択圧による多細胞化促進の実験的証明
　6.5　動物の多細胞化
　　6.5.1　βカテニンの機能転換により動物は多細胞化した
　　6.5.2　幹細胞の起源
　6.6　有性生殖のはじまり
　　6.6.1　有性生殖にかかわる $mt$ 遺伝子座
　　6.6.2　異形配偶子への進化

7．遺伝的多様性と新規遺伝子の獲得をもたらす有性生殖
　7.1　遺伝子の多様性をもたらす有性生殖
　7.2　多細胞生物の遺伝子数は多い
　7.3　有性生殖は新規遺伝子の獲得を促進した
　　7.3.1　遺伝子重複による新たな遺伝子の獲得
　　7.3.2　重複した遺伝子が残る条件
　　7.3.3　ゲノム全体の遺伝子重複
　　7.3.4　不等交差による遺伝子重複
　　7.3.5　遺伝子重複によって生じたHoxクラスター
　7.4　遺伝子ファミリーの形成
　　7.4.1　ヘモグロビン
　　7.4.2　グロビン遺伝子の進化
　7.5　エキソンシャッフリングによる新規遺伝子の獲得
　7.6　遺伝子の機能転用

8．動物の多様化
　8.1　全球凍結が多細胞生物を多様化させた？
　8.2　多様なエディアカラ生物群の出現
　8.3　エディアカラ動物群の絶滅とカンブリア大爆発
　8.4　脊椎動物の出現
　8.5　魚類から四肢動物への進化

9．陸上植物の出現と多様化
　9.1　陸上植物の起源
　9.2　陸上植物の出現の証拠
　9.3　植物の陸上進出を可能にした分子機構
　9.4　最古の陸上植物体の化石
　9.5　コケ植物が先か前維管束植物が先か？
　9.6　維管束植物の出現
　9.7　木質植物の出現
　9.8　種子植物の出現
　9.9　被子植物の出現

10．動物の陸上進出
　10.1　節足動物の陸上進出
　10.2　昆虫の進化
　10.3　分子系統解析による昆虫の起源の年代特定
　10.4　昆虫の翅の起源
　10.5　両生類の出現
　10.6　巨大昆虫の出現
　10.7　有羊膜類の出現
　10.8　大量絶滅と恐竜の出現
　10.9　哺乳類の出現
　10.10　鳥類の出現
　10.11　大量絶滅
　10.12　急速に回復した生態系
　10.13　新生代の進化と人類の出現

11．進化を促進するしくみ
　11.1　塩基配列の変異はランダムに起こる
　11.2　ウニとヒトはほとんど同じ遺伝子をもつ
　11.3　同じ遺伝子とは？
　11.4　近縁の生物の転写調節領域は保存されている
　11.5　遺伝子調節ネットワークのつなぎ換えが進化を促進する
　11.6　調節遺伝子が変異しても壊滅的な形態にならない
　11.7　表現型の可塑性が意味するもの
　11.8　タンパク質は自律的に細胞を形成する
　11.9　細胞は自律的に組織・器官・個体を形成する
　11.10　細胞の探索的行動と細胞間相互作用
　11.11　進化を促進するしくみのまとめ

12．エボデボ −体制の進化−
　12.1　ダーウィンフィンチの嘴の進化
　12.2　節足動物の付属肢の進化
　12.3　付属肢の形成にかかわる転写因子遺伝子 $Distal-less$
　12.4　$Dll$ 機能の検証
　12.5　昆虫が腹部の肢をなくしたしくみ
　12.6　哺乳類と鳥類の頸椎の数の違いを生み出すしくみ
　　12.6.1　実験による $\mathit{HoxC8}$ エンハンサーの検出
　　12.6.2　比較ゲノム解析による $\mathit{HoxC8}$ のエンハンサーの特定
　　12.6.3　マウスとニワトリの $\mathit{HoxC8}$ エンハンサー機能
　　12.6.4　時間的発現調節が発現領域を指定する
　12.7　鰭から肢が進化した証拠
　12.8　鳥エンハンサーが鳥類を進化させた
　12.9　脊椎動物と昆虫の背腹逆転の分子機構
　12.10　棘皮動物の特異な形態のしくみ

13．エボデボ −特異体制の進化−
　13.1　ヘビの特異な形態をもたらした進化機構
　　13.1.1　ヘビが長い胴体を獲得したしくみ
　　13.1.2　ヘビの頸部と胸部の境界が明確でないしくみ
　　13.1.3　$\mathit{Hox6}$ の発現がヘビの胸椎の数を多くした
　　13.1.4　$\mathit{Hox10}$ の拮抗作用喪失がヘビの胸椎の数を多くした
　　13.1.5　$\mathit{Gdf11}$ の発現のタイミングがヘビの胴体を長くした
　　13.1.6　ヘビが前肢を消失させ後肢を退化させたしくみ
　　13.1.7　ヘビの後肢の完全消失のしくみ
　13.2　フグの特異な形態をつくるしくみ
　13.3　おわりに

【補足】　進化重要用語集
　1．示準化石
　2．生きている化石
　3．生痕化石
　4．適応
　5．地理的隔離と生殖的隔離
　6．性選択
　7．遺伝的多様性
　8．瓶首効果
　9．発生反復説
　10．相同器官
　11．相似器官
　12．収斂
　13．適応放散
　14．痕跡器官

参考文献
索引 （pdfファイル）

参考1-1：ヒトの首も長くすることができる
参考1-2：ゲノム解析によって明らかになったメクラネズミとキリンの進化
参考1-3：生殖細胞の発生
参考1-4：比較ゲノミクスによるウマの進化過程の解明
参考2-1：ジルコン
参考2-2：進化研究に貢献したSIMSとICP
参考2-3：化学進化研究の背景にある18世紀〜19世紀の化学
参考2-4：電気の概念
参考2-5：RNAの情報に依存しない現生の生物のアミノ酸重合反応
参考2-6：水のある太陽系外惑星
参考2-7：リボソームのリボザイム
参考2-8：RNAだけからなる病原体
参考3-1：３ドメイン説
参考3-2：嫌気性生物
参考3-3：メタンを利用するアーキア
参考3-4：シトクロムをもつアーキア
参考3-5：ウッド-ユングダール経路による炭素固定
参考3-6：122℃でも増殖することができるアーキア
参考3-7：TaqDNAポリメラーゼの由来となる好熱性細菌
参考3-8：エーテル型脂質をもつ中温性細菌
参考3-9：RNaseの耐熱性は超好熱菌タンパク質の耐熱性機構とは異なる
参考3-10：酸化と還元の定義
参考3-11：電子のエネルギーと電子伝達系
参考4-1：光合成細菌のNAD(P)^＋の還元
参考4-2：ストロマトライトが形成されるしくみ
参考4-3：光合成による水分解のしくみ
参考4-4：ロドプシンで光エネルギーを吸収するアーキア
参考4-5：細菌にも光エネルギーを吸収するプロテオロドプシンがある
参考5-1：真核生物のコレステロールの重要な機能
参考5-2：真核生物が獲得した主要形質
参考5-3：細菌でもゲノムDNAは細胞内にコンパクトにまとめられている
参考5-4：真核生物の祖先となったアーキアの形質
参考5-5：現生のミトコンドリアと葉緑体のゲノム
参考7-1：原核生物と真核生物の遺伝子密度
参考7-2：遺伝子の並び順と系統進化
参考7-3：染色体数と進化
参考7-4：遺伝子重複を促進する反復配列の由来：トランスポゾン
参考7-5：ヒトの発生過程におけるグロビン遺伝子の発現時期と発現組織
参考7-6：動物種により異なるクリスタリン転用タンパク質
参考7-7：付加的な機能を獲得したムーンライティングタンパク質
参考8-1：現生の動物門
参考8-2：ナメクジウオの特徴
参考8-3：ナメクジウオと脊椎動物の比較ゲノム解析
参考8-4：脊椎動物に近縁なホヤの形態が著しく異なる原因？
参考9-1：車軸藻類の系統
参考9-2：胞子体と配偶体
参考10-1：完全な形態を残す昆虫の化石
参考10-2：有毒窒素代謝産物の処理
参考10-3：始祖鳥は飛べたのか?
参考10-4：K-Pgの名称の由来
参考11-1：ヒトの転写因子Otxはハエでも機能する
参考12-1：平均棍
参考12-2：昆虫のUbxに保存されたポリアラニン
参考12-3：Hoxクロック
参考12-4：器官の配置換えは容易に起こる
参考13-1：マウスの胸椎・腰椎形成の遺伝子調節ネットワーク
参考13-2：マウスの仙椎形成のしくみ
参考13-3：肋骨と胸骨
参考13-4：ZRSのシスエレメントの機能

コラム2-1：熱水噴出孔は化学進化のフローリアクター
コラム2-2：現在の熱水噴出孔の生態
コラム2-3：抗コロナウイルス人工抗体作出の戦略
コラム3-1：水素燃料電池とヒドロゲナーゼ
コラム3-2：洗剤・ヒトのリン脂質・ろう・テトラエーテル脂質の性質
コラム3-3：腐敗した汚泥から硫化水素が発生する理由
コラム4-1：光合成細菌による光合成の過程で酸素が発生しない理由
コラム4-2：現生のシアノバクテリアとストロマトライト
コラム4-3：鉄鋼床はシアノバクテリアが形成した
コラム4-4：バクテリオロドプシンとプロテオロドプシンの起源は古くない
コラム4-5：現生の動物はSODの活性が高いほど長寿
コラム7-1：無性生殖でも遺伝子の多様化が起こる
コラム7-2：イカやタコの眼と脊椎動物の眼の起源
コラム9-1：裸子植物のイチョウは事実上絶滅している
コラム10-1：魚類が陸を目指した理由と上陸に必要な形質
コラム10-2：肺を起源とする浮袋
コラム11-1：遺伝子調節ネットワークを会社組織としてとらえると
コラム11-2：遺伝子産物をレゴブロックにたとえると

赤坂 甲治
あかさか こうじ
1951年 東京都に生まれる。静岡大学理学部卒業、東京大学大学院理学系研究科博士課程修了。東京大学助手、広島大学助教授・教授、東京大学教授・三崎臨海実験所所長などを歴任。主な著書・訳書に『生物学』（共著、東京化学同人）、カーシュナー＆ゲルハルト著『ダーウィンのジレンマを解く』（監訳、みすず書房）、Wilt＆Hake著『ウィルト発生生物学』（監訳、東京化学同人）などがある。

（情報は初版刊行時のものから一部修正しております）

新しい教養のための
生物学（改訂版）


新版 生物学と人間


遺伝子科学


遺伝子操作の基本原理


ゲノムサイエンスのための
遺伝子科学入門

大学の生物学 進化系統学


進化の風景