両生類の足の生え方

質問

以前、ウーパールーパーを卵から育てた際に、
成体になる過程で、前足、後ろ足の順番で足が生えてきました。
その時はなんとも思っていなかったのですが、
よく考えると、カエルの足の生える順番と逆であることに気付きました。
カエルはオタマジャクシから成体になる時、
後ろ足、前足の順番で生えてきますよね。

一体、この足の生える順番の違いは何なのでしょうか？
同じ両生類なのになぜ、変態過程でこのような違いがあるのでしょうか？

誰かわかる方がいましたら教えてください。
よろしくおねがいします。

回答No.4

wakame300

再度おじゃまします。
説明が不適切だったかもしれませんね。m(__)m

どの無尾目も、およそアポトーシスは変態の起きる頃に次第に始まり、変態が完結
する頃に完了します。
カエルの変態とは、甲状腺ホルモンである「チロチキン」が直接的な作用をもたら
すことで、エラの消失、肺の形成、皮膚ケラチン質増大、口器変化、四肢形成発達
など全身に不可逆的な変化がおきるわけですが、アポトーシスは、こうした変態の
全般におけるエネルギー消費を補うという大きな意味があります。

その中で特に決定的な意味を持つのが、後肢の形成・発育であるとご理解ください。
（口器変化に伴う絶食には、体全体を小さくすることで対応できるので・）
ちなみに、ヒト（哺乳類）の胎児が水かきをアポさせるのは、エネルギー節約の意
味よりも指の自由度を得るために意味があると考えられています。

＞ほかのカエルはわかりませんが、アマガエルって、完全に後ろ足、前足が生えてから尻尾がなくなりますよね？
同じ無尾目の中にもいくらかのばらつきが生じるのは、生物界において普遍的にみ
られる「それぞれの種ごとの適応戦略の差」で説明できるでしょう。
（戦略＝それぞれ水温、水質、食資源、競合種、天敵などに対する適応の差）

＞原基というのは将来○○になると決まっている、○○の元になるもの、みたいな感じでいいのでしょうか。
そうですね。
まだ細胞の伸長・分化は起きてなくとも、どこで何になるか運命は決まってます。

元基の分かりやすい例で言うと、昆虫のサナギ変態では体内がドロドロの溶液状を
示しますが、細胞が溶けて死ぬのではありません。
元基の発現がどこで始まるのかも、あらかじめDNAでプログラムされていますから、
細胞がその場所にたどり着きやすいよう、組織を崩壊させて「流動状」にさせてい
るのです。

蛾サナギの初期なら、下半身を切り離した後も体液が流動できるようパイプでつな
いでいると、このような成虫になれますよ♪
位置関係が明らかであることの証明例ですね。
http://news020.blog13.fc2.com/blog-entry-1314.html
一方、触角になる原基をもった細胞をショウジョウバエの背中に移植すると、やは
りそこから触覚が生えてきます♪♪
これは何になるかの証明例といえるでしょう。
《成虫元基》http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%88%90%E8%99%AB%E5%8E%9F%E5%9F%BA

対して、何にでもなれる万能細胞はES細胞（胚性幹細胞）です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%83%9A%E6%80%A7%E5%B9%B9%E7%B4%B0%E8%83%9E

回答No.3

suiran2

両生類の発生過程での前後の脚の原基は、ほとんど同時に出来ます。しかし、成体での前肢と後肢の大きさは違いますから、それぞれの原基の成長速度が違ってきます。成長速度の早いものが先に生えることになります。

カエルの場合には、後肢の大きさの方が極めて大きくなります。ですから限られた成長期では、後肢の成長速度が早くなければなりませ。その結果後肢が先に生えます。ウーパールーパーの成体では、前肢の方が大きいですから前肢の成長速度が早く前肢から先に生えます。

進化の面から見ますと、カエルはオタマジャクシ型に後肢だけ生えた中間生物がいたと考えられていますし、ウーパールーパーのようなものはオタマジャクシ型に前肢だけ生えた中間型がいたと考えられています。

お礼

回答ありがとうございます。
原基の成長速度！全く考えていませんでした。
なるほど、大きくなるほうが原基の成長速度が速いのですね。

ただ、自分自身の知識がないので「原基」についてあまりよく知らないのですが、原基というのは将来○○になると決まっている、○○の元になるもの、みたいな感じでいいのでしょうか。
原基の成長は発生や変態とどう違うのでしょうか・・・？
言葉的にはおかしいとは思うのですが、たとえば、後肢の原基の成長と後肢が生えるということはどう違うのでしょうか？
原基の成長＝目に見えない、足が生える＝目に見えるというようなことでしょうか。
それだったら回答していただいたことがすべて納得できる気がするのですが・・・。
無知ですいません。よろしくお願いします。

回答No.2

wakame300

両生類といえばまずカエル（全4800種）で、次にイモリ（全1500種）ですが、
この両者には無尾目と、有尾目という大きな違いがあります。
これは、変態後に尻尾があるかないかの違いです。
（＊無足目という珍しいものもいる＝アシナイイモリ）

3億6700万年前から2億8900万年前の古生代石炭紀頃には、すでに多くの両生
類が出現していましたが、最初はイモリ型の‘尻尾あり‘のタイプであったこ
とは間違いないでしょう。
おそらくは、前肢の発達が先行していたと思われます。
こうした有尾目のうち、アポトーシス（計画的細胞死）によって、オタマジャクシ
期に尻尾を消滅させる、という変異体がほどなく誕生したとされます。
これがカエルです。

アポトーシスによって得られた代謝エネルギーの節約分を、そっくり後脚の発達
に転用したため、明確に前脚より早く成長しています。
遊泳のための尻尾を失ったわけですから、後脚の発達は必須でもあったでしょう。
結果的には、これが陸上での強靭なジャンプを可能にさせて大成功をおさめたの
でしょう。
この地質年代は、エサとなる陸生昆虫がどんどん出現していた時代ですからね。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%9D%E3%83%88%E3%83%BC%E3%82%B7%E3%82%B9
『生物の発生過程では、あらかじめ決まった時期、決まった場所で細胞死が起こり（プログラムされた細胞死）、これが生物の形態変化などの原動力として働いているが、この細胞死もアポトーシスの仕組みによって起こる。例えばオタマジャクシからカエルに変態する際に尻尾がなくなるのはアポトーシスによる』

お礼

回答ありがとうございます。
なるほど、尻尾分を後ろ足につぎ込んだのですね！
そして、種としてそんな違いがあったのですね。全然知りませんでした（無知ですいません）。

でも、ほかのカエルはわかりませんが、アマガエルって、完全に後ろ足、前足が生えてから尻尾がなくなりますよね？
いつの時点でアポトーシスで得られる代謝エネルギーを後ろ足につぎ込むのでしょう？
完全に生えた後で、発達するのでしょうか？

せっかく、回答をいただいて納得したと思ったのに、またまた疑問が出てきてしまいました（汗

回答No.1

fujic-1990

どっちが先に出て来るかということは書いてあっても、なぜかという理屈を書いた本を読んだ記憶はありませんねぇ。

　でも、「同じ両生類なのに」という理屈は、多くの場合成り立ちません。

　例えば、アシカとアザラシは同じほ乳類で、同じく海に住むのに、アシカは四本足で陸上を移動し、アザラシは後ろ足はひれのようになっていて陸上を歩く役にはたちません。

　ウーパールーパーの足がどっちから先に出て来るのか私は知りませんが、おそらく、その生物が生きていく上でどっちが役立つか、という違いなのではないかと想像します。

　例えば、種の初期においては前足、後ろ足の順で生えてきたカエルもいたのでしょうが、カエルは水をかいたり飛び跳ねたりするのに後ろ足をつかいますので、前足しか出ていないタイプのカエル（オタマジャクシ）は鳥や蛇などの餌になったことで絶滅したのではないでしょうか。

　逆に、後ろ足、前足の順番で生えてきたウーパールーパーもいたのでしょうが、いまはいないということであれば、おそらくウーパールーパーは前足で川底の石をつかんで進む（または水をかく）のでは？、と思うのですがいかがでしょうか。

　ちなみに、テレビで見た記憶ですが、オオサンショウウオは、頭を低くし前足で石をつかんで体を移動してましたねぇ。後ろ足に力は入っていなかったように思います。記憶ですが。

　水中を移動するタイプの両生類は、（特に急流を遡る時）前足で石をつかまないで、後ろ足で石を押すようにして移動すると、水流のため体が浮き上がって流れに流されてしまうはずなので、たぶん、前足が役立っているはずです。

お礼

遅くなってすいません。回答ありがとうございます。
なるほど、確かにカエルは後ろ足を主に使って泳いでいますね。
ウーパールーパーも歩くときは前足を主に使っていた気がします。

（元は）同じ構造だけど現在は機能的に全然違うとか、形や構造が違うとか、この動物にあるのにこの動物にはないとか、そのようなことなら、進化の過程上そのように変化していったと納得できるのですが、変態の際に順番が違うというのが、自分としてはものすごく不思議に思えたんです。
両生類という種が地球上に現れた際に、カエルとウーパールーパーはどこで分岐したのか、もしかして、別々の祖先から進化して結果的にどちらも両生類になったのか、そのようなことも気になっています。
「同じ両生類なのに」と使ったのは前者を前提として使わせていただいたのですが、前者ならば本当に不思議です。

教えていただいた回答を参考に考えると、
最初は同時に生えていた→エネルギーが多大に必要なので、生える速度が遅く、都合が悪い→前足から生えるもの、後ろ足から生えるものが出てきた→用途に合わせて、有利な順番で生えてくるものが生き残った→現在に至る
見ないな感じなんですかね。
生命って不思議です＞＜