単系統（Monophyly）とは：定義と多系統・側系統との違い
単系統とは何かをわかりやすく解説し、多系統・側系統との違い、進化の背景や具体例まで図解で比較する入門ガイド。
単系統とは、単一の祖先からの共通の子孫を意味する。生物学者は、クラディスティクスと呼ばれる一種の分類学を導入しました。これは、生物学的分類を、生物がどのように進化してきたかについて知っていることに適合させることを目的としています。
共通の祖先とそのすべての子孫からなる集団がある場合、その集団は単系統である。ギリシャ語で「一つの種族の」）。
共通の祖先を持たない生物を含むグループは、多系統と呼ばれる。このようなグループの通常の原因は収束進化である。もし、あるグループが共通の祖先を含んでいても、その子孫の一部を除いている場合、それはパラフィレティックと呼ばれます。この地球上のすべての生物は、DNA分析に基づいて、単系統であると考えられています。
例：ホモ属のすべての種は、ホモ科の同じ祖先から来ており、他の子孫は知られていない。このようにホモ属は単系統である。
一方、ホモ・ハビリスがホモ・サピエンスとは異なる祖先から発達したことが発見され、その祖先が属に含まれていなかったとしたら、属は多系統になるだろう。生物学者は大多数が単系統のグループを好む傾向があるので、この場合は、おそらく属を分割するか、追加の形態を含むように拡大することになるだろう。
多系統群の例。ウミナメクジ。
単系統（モノフィリー）の補足説明
単系統（monophyly）は系統学では「クレード（clade）」とも呼ばれ、ある祖先（節点）とその祖先から派生したすべての子孫からなるグループを指します。単系統群は進化の歴史をそのまま反映するため、クラディスティクスでは理想とされます。単系統を認めることにより、分類は共通祖先と系統的な関係に基づいたものになります。
多系統（polyphyly）と側系統（paraphyly）の違い
- 多系統（polyphyly）：共通の最近の祖先を含まず、系統的に離れた複数の起源を持つ種を寄せ集めたグループ。形質の類似が収束進化（独立した適応）による場合によく起こります。例としては、一般に「ナメクジ類」としてまとめられる生物群の一部が別々の起源を持つことが指摘されています。元の本文で挙げられたウミナメクジはその例です。
- 側系統（paraphyly）：ある共通祖先とその一部の子孫だけを含み、残りの子孫を除外しているグループ。典型例は「爬虫類（Reptilia）」で、鳥類（Aves）を除外すると爬虫類は側系統になります。側系統は祖先の形質を多く保持するが、分類学的にはしばしば再整理が求められます。
分類学への影響と実務上の対応
クラディスティクスを採用する立場では、分類群は可能な限り単系統であることが望まれます。実際の対応は主に次の2つです。
- 除外されている子孫（例：鳥類）を含めるように分類群を拡大する（合併）。
- 現在のグループを複数に分割して、それぞれを単系統にする（分割）。
たとえば本文中のホモ属の例では、新たな系統関係の発見により属の範囲を見直すことがあります。研究者は化石記録や形態学、DNAや分子データを用いて系統樹を推定し、それに基づいて分類を修正します。
系統解析の方法と注意点
- データソース：形態形質（化石や形態学的特徴）と分子データ（核DNA、ミトコンドリアDNA、リボソームRNAなど）。最近はゲノム規模のデータが広く用いられています。
- 系統推定法：系統樹作成には最大節約法（parsimony）、最大尤度法（maximum likelihood）、ベイズ法などが使われます。
- 問題点：水平遺伝子移転（特に微生物で顕著）、不完全な系統サンプリング、混合（ハイブリダイゼーション）、系統内の遺伝子ツリーと種ツリーの不一致（遺伝子系統の不一致）などにより、単純に単系統・多系統を判断するのが難しい場合があります。
代表的な例
- 単系統の例：多くの属や科は、十分な証拠があれば単系統として支持されます。原核生物以外の大部分の主要な系統（植物・動物・菌類など）は、根元に共通祖先（LUCA）を仮定した場合、まとまった単系統群として扱われます（ただし古細菌・真正細菌の関係など、根の位置や水平移動の影響で議論があります）。
- 側系統の例：爬虫類（鳥類を含めない場合）。
- 多系統の例：「ミミズ」や「ナメクジ」のように、似た形態を持つものが異なる系統から独立に進化した場合。
まとめ
単系統（monophyly）は系統学的に最も望ましい分類単位であり、共通祖先とその全子孫からなるグループを指します。これに対して、側系統（paraphyly）は一部の子孫を除外するグループ、多系統（polyphyly）は共通最近祖先を含まないグループです。現代の分類学では、分子データと形態データを組み合わせつつ、単系統に基づく分類を目指すのが一般的ですが、水平遺伝子移転や化石の不完全性などの実務上の制約にも注意が必要です。
爬虫類＋鳥類のグループは単生類です。
多形性
時々、分類学者は、多形性のために植物の種を単系統のグループに当てはめることにイライラします。いくつかのポリポロイド植物種が複数の起源を持つ(その種が複数回発生している)という明確な証拠があります。例えば、ヤギのひげの雑種であるサルシフィ(Salsify)は、ワシントン州東部で20回も形成されている。
また、2つの近縁の植物種間の交配が多倍体化し、多倍体が新しい別の種として存続することもあります。このような状況は、通常の降下の規則の外にあり、国際植物命名委員会(ICBN)の指導の下、特別な決定によって取り扱われています。
質問と回答
Q:モノフィラメントとは何ですか?
A:単系統とは、単一の祖先から共通の子孫を持つという概念である。
Q: 枝分かれ解析とは何ですか?
A: 生物学者が、生物の分類と生物の進化についての知見を一致させるために採用している分類法の一種です。
Q:単系統群とは何ですか?
A:単系統群とは、共通の祖先とそのすべての子孫から構成されるものです。
Q:多系統群とは何ですか?
A:多系統生物は、収斂進化により共通の祖先を持たない生物で構成されています。
Q:パラフィラキシー群とは何ですか?
A:パラフィリックグループは共通の祖先を持ちながら、その子孫の一部を残しています。
Q:この地球上の生物はすべて単系統と考えられるのでしょうか?
A: はい、DNA分析によると、この地球上のすべての生物は単系統、つまり、多くの起源ではなく、一つの起源を持っていると考えられています。
Q:多系統群の例を挙げてください。
A:多系統の例としては、ウニが挙げられます。
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