珍しい有櫛動物の化石を発見し、化石記録の新たなギャップを明らかにする

珍しい有櫛動物の化石を発見し、化石記録の新たなギャップを明らかにする生物学
トガリテマリクラゲのような有櫛動物の体は柔らかいため、化石化することはほとんどない。©Alexander Semenov

著者情報:Richard Cloutier氏, ケベック大学 リムースキ校(UQAR)進化生物学教授、Christian Klug氏, チューリッヒ大学教授、古生物学博物館学芸員、Mike Lee氏, フリンダース大学 進化生物学教授(南オーストラリア博物館との共同研究)

クラゲのように見えてクラゲではない。

一見、無害に見えますが、強力な捕食者であり、時には魚を食べてしまうこともあります。

ゼラチン質で非常にデリケートですが、化石になることは極めて稀です。

クテノフォア(有櫛動物とも呼ばれる)は、カラフルで半透明の動物で、海洋を漂っています。

クラゲとは異なり、有櫛動物には刺胞がなく、通常、粘着性のある長い触手を使って獲物を捕らえます。

カナダ東部で産出された有櫛動物の化石に関する私たちの研究は、『Scientific Reports』誌に掲載され、この生物が動物の黎明期から非常に遅れて生き残った生物であることを示唆しています。

また、動物の初期進化に関して非常に議論の多いアイデアを、化石の記録によって否定することはできないということです。

ケベック州東部、ガスペ半島のレスティグーシュ川沿いのミグアシャ崖の微細な堆積物から、新しいクテノフォア

ケベック州東部、ガスペ半島のレスティグーシュ川沿いのミグアシャ崖の微細な堆積物から、新しい有櫛動物のDaihuoides jakobvintheriの化石が発見された。©Johanne Kerr, Author provided

生きてるものは普通だが、化石としては珍しい

現存する有櫛動物は約200種あり、その多くは局所的に多く生息しています。

よく知られているのは、大西洋北部、北海、バルト海、黒海などの外洋で見られるシー・グーズベリー
(Pleurobrachia pileus)や、世界中の熱帯・亜熱帯の海で見られるリボン状のオビクラゲ(Cestum veneris)などの現代の櫛形動物です。

しかし、その繊細な体には硬い部分がないため、有櫛動物の化石が保存・発見された例は非常に少なく、世界的に見ても10数種しか見つかっていません。

このような軟体動物の化石化には、分解・清掃生物の活動を抑制する酸素濃度の低い水中環境で、非常に微細な堆積物とともに急速に埋没するなどの例外的な条件が必要です。

また、その他の環境パラメータも保存に重要な役割を果たしています。

1980年代初頭まで、有櫛動物は化石記録からは知られていませんでした。

最初に発見された有櫛動物の化石は、約4億500万年前に堆積したドイツのデボン紀初期のフンスリュック粘板岩からのものでした。

その後、中国南部の5億1800万年前の澄江生物群、カナダ西部のブリティッシュ・コロンビア州の5億500万年前のバージェス頁岩などから、櫛形動物の初期の近縁種が見事に保存されている記録が発表されました。

また、8月にはユタ州からカンブリア紀の櫛形動物の新種2種が報告されました。

今回、『Daihuoides jakobvintheri』と名付けられた新種の化石は、この数少ない記録に大きく貢献するものです。

化石のクシクラゲDaihuoides jakobvintheriは、2つの異なる生命復元をしている。

化石の有櫛動物『Daihuoides jakobvintheri』の2つの代替的な生命の再構築、(A)現代の有櫛動物のような遠洋動物としてのクラゲに似ており、(B)多くのカンブリアの有櫛動物のような底生動物としてのイソギンチャクに似ています。©Scientific Reports, Author provided

奇妙な解剖学的対称性

生きている有櫛動物の多くは、半透明の球状または円筒状の体を持ち、しばしば鮮やかな色の生物発光を示し、どことなくカラフルなディスコのミラーボールを連想させます。

多くの生物は、一対の長い触手に毒のない粘着性細胞(コロブラスト)を備え、小さな獲物を捕らえて体の上部にある口に運びます。

有櫛動物は、縦方向に帯状に配列された拍動毛(繊毛)の櫛列を使って体を動かします。

この櫛歯列の存在、数、構成は分類学的に重要です。

私たちの化石『Daihuoides』の単一標本では、直径約6cmの円形の円盤状の体(萼)に、18本の放射状の櫛列があり、それぞれの櫛列は明確なジグザグ模様で区別されています。

この櫛列の存在により、この化石は有櫛動物と同定されましたが、その数の多さには戸惑いを覚えました。

この数は、生きているクテノフォアでは珍しいですが、非常に古いカンブリア紀の有櫛動物ではむしろ一般的です。

中国の澄江動物群に属するカンブリア紀の有櫛動物(Daihua、Xianguangia、Dinomischus属)は、6倍またはその倍数であることを意味する6角形をベースとした対称性(18倍)を持っています。

18本の放射状に並んだ櫛歯列を示す、化石櫛歯ゼリーDaihuoides jakobvintheri。

18本の放射状に並んだ櫛歯列を示す、化石の有櫛動物『Daihuoides jakobvintheri』。©Scientific Reports, Author provided

例外的な条件

今回の化石は、カナダ東部のガスペ半島南岸に位置するデボン紀のミグアシャ遺跡から出土したものである。

ここは、魚類と陸生脊椎動物(四肢動物)との間の移行形態を含む、初期の魚類の例外的な多様性を保存していることから、ユネスコの世界遺産に登録されています。

エスクミナク集合体と呼ばれるこの化石群は、3億7500万年前のもので、かつては赤道近くの河口だったのです。

1842年以来、20種21,000点以上の魚の化石が発見されています。

これらの化石の多くは、ほとんどの骨が残っているほぼ完全な骨格をしています。

魚類とは対照的に、無脊椎動物は珍しく、種類も少ないです。

見つかっているのはわずか10種。

そのほとんどは、わずかな標本からしか知られておらず、主に節足動物(関節のある脚を持つ硬い体の無脊椎動物で、現在ではカニや昆虫などが代表的)です。

生命の木の根元

5億4千万年前から5億2千万年前の間に、主要な動物群がほぼ同時に化石記録に現れたことをカンブリア爆発といいます。

それ以前の動物は非常に単純で、ほとんどがミクロな存在でしたが、地質学的な瞬きの間に、節足動物、軟体動物、脊椎動物など、現代の動物のほとんどの系統(メタゾア)が出現したのです。

有櫛動物は、刺胞動物(サンゴやクラゲ)などの原始的な形態に似ていることから、動物の生命樹の根元に近いと考えられてきました。

海綿動物が原始的に見えるのは、神経系や組織を持たず、数種類の細胞しか持たないからです。

棘皮動物や刺胞動物は、比較的単純であるにもかかわらず、海綿動物よりもはるかに複雑であるため、従来は海綿動物が動物の家系図の絶対的な基盤であると考えられていました。

しかし、最近のゲノム研究では、有櫛動物は海綿動物よりもさらに下位に位置すると提唱されています。

海綿動物は有櫛動物よりも原始的であると150年以上前から考えられてきたため、この過激な考えは大きな議論を呼んでいます。

もしこれが事実であれば、有櫛動物が典型的な動物と共有している形質(神経系、腸、複雑な筋肉など)の多くは、有櫛動物で1回、他のすべての動物で別々に、2回進化した可能性があるということになります。

有櫛動物は、他のすべての動物と比較して、真の進化の異端児と言えるでしょう。

今回の発見を受けて、私たちは、化石有櫛動物の解剖学的構造が、海綿動物が先か、有櫛動物が先か、どちらの仮説を支持するかを検証しました。

驚いたことに、以前の研究とは逆に、化石はどちらの考えにも同じように一致していました。

Ctenorhabdotus capulusの復元図

カンブリア紀の有櫛動物の化石、Ctenorhabdotus capulusの復元図。Daihuoidesより1億4千万年ほど古いが、よく似ている。(Apokryltaros/Wikipedia)

ラザロの化石

聖書によると、イエスは死後4日目にベタニヤのラザロを生き返らせたとされます。

古生物学において、「ラザロの分類群」とは、長期間にわたって化石記録から消えた後、ずっと後になって再び現れる生物のことです。

今回発見された有櫛動物『Daihuoides』は、まさにこの「ラザロ分類群」の典型的な例で、カンブリア紀に生息していた生物よりも1億年以上も後に発見されました。

この生物は、18個の器官が放射状に配置された原始的なタイプの有櫛動物に似ています。

このような形態は、カンブリア紀(5億年以上前)から知られていましたが、その後すぐに絶滅したと考えられていました。

『Daihuoides』は、この原始的な有櫛動物が、さらに1億4千万年前のデボン紀(約3億7500万年前)まで生存していたことを示しています。

この発見は、既知の化石記録に大きなギャップがあることを示しており、まだ多くの素晴らしい化石が発見されていないことを意味しています。The Conversation

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.
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