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1-5.真核生物の進化、過去と現在をつなぐ生物:特別展「海 ―生命のみなもと―」見聞録 その05

2023年08月12日、私は国立科学博物館を訪れ、一般客として、特別展「海 ―生命のみなもと―」(以下同展)に参加した([1])。

同展「第1章 海と生命のはじまり 1-5 真核生物の進化」では、真核生物の進化が言及されている([2]のp.30-31)。そこで、その関連書籍・記事を紹介する。

1.国立研究開発法人 海洋研究開発機構(JAMSTEC).“真核生物の新たな系統分類群「パンクリプチスタ」と「CAMクレード」を提唱”.海洋研究開発機構 トップページ.プレスリリース.2022年04月15日.https://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20220415/,(参照2023年12月30日).


2.国立研究開発法人 海洋研究開発機構(JAMSTEC).“進化の謎を解くカギとなる「みなしご原生生物」とは何者か? ~遺伝子分析から迫る、進化と原始生命”.JAMSTEC BASE トップページ.記事.がっつり深める.2023年12月14日.https://www.jamstec.go.jp/j/pr/topics/explore-20231214/,(参照2023年12月30日).


3.大石正道 著.「生物」のことが一冊でまるごとわかる.初版,有限会社 ベレ出版,2018年05月25日,256 p.

まず、「第1章 生命が誕生して人類が現れるまで」と「第2章 細胞のしくみから個体の成り立ちまで」に目を通すことをお勧めする。


4.北海道大学CoSTEPサイエンスライターズ 著,宮本拓海 著,遊磨正秀 監修,丑丸敦史 監修.シンカのかたち 進化で読み解くふしぎな生き物.初版 第1刷,株式会社 技術評論社,2007年05月01日,216 p.

本著で解説されている動物は、地球の生物の進化史において非常に重要なものである。


5.大石正道 著.「生物」のことが一冊でまるごとわかる.初版,有限会社 ベレ出版,2018年05月25日,256 p.

まず、「第1章 生命が誕生して人類が現れるまで」と「第2章 細胞のしくみから個体の成り立ちまで」に目を通すことをお勧めする。


6.株式会社 生命誌研究館.“進化研究を覗く”.JT生命誌研究館 トップページ.語り合う.2014年05月30日.https://www.brh.co.jp/salon/shinka/2014/post_000008.php,(参照2023年12月30日).


7.デイヴィッド・サダヴァ他 著,石崎泰樹・丸山敬 監訳・翻訳.カラー図解 アメリカ版 大学生物学の教科書:第1巻 細胞生物学.第7刷,株式会社 講談社,2010年08月19日,318 p.(ブルーバックス).

とりあえず本著を読んで、細胞生物学を理解するようお勧めする。


8.デイヴィッド・サダヴァ他 著,石崎 泰樹・斎藤成也 監訳・翻訳.カラー図解 アメリカ版 大学生物学の教科書:第4巻 進化生物学.第1刷,株式会社 講談社,2014年07月20日,336 p.(ブルーバックス).

とりあえず本著を読んで、進化生物学を理解するようお勧めする。


同展「第1章 海と生命のはじまり 1-5 過去と現在をつなぐ生物」では、水生動物の化石や標本が展示された(2のp.32-37)。

ディッキンソニアは約6億年前に生きていた、最古の多細胞動物といわれるエディアカラ生物群の仲間で、環形動物の仲間であると考えられている(図05.01,[3])。

図05.01.ディッキンソニア Dickinsonia costata。

カンブリア紀の爆発が起こった5億数千万年前、脊椎動物が生まれるより前に、ピカイア(図05.02)という生物が存在した。化石で見るピカイアはナメクジウオ(図05.03)にとてもよく似ていて、そのことから、カンブリア紀にはすでに、ナメクジウオのような生物がいたと多くの生物学者は考えている。

一方、ナメクジウオは脊索動物の一種で、ホヤ(図05.04)よりも脊椎動物に近いと考えられている。しかも、ナメクジウオがはるか昔、脊椎動物が生まれた頃の形態を現在も変わらずにもち続けていると考えられている([4])。

図05.02.ピカイア Pikaia gracilens。
図05.03.ゲイコツ ナメクジウオ Asymmetron inferum。
図05.04.マボヤ種群 Halocynthia roretzi species complex。

2022年07月08日、5億1800万年前のカンブリア紀の澄江生物化石群から出土した雲南虫(ユンナノズーン)の化石は、咽頭弓に脊椎動物に特有の軟骨細胞の構造があることから、これまでに発見された脊椎動物の最も原始的な類群であることを、中国科学院南京地質古生物研究所は発表した(図05.05,[5])。

ハイコウイクチスは現在知られている最古の魚類で、最古の脊椎動物である。1999年、中国雲南省・海口で5億3000万年前の地層から発見された。この発見により、カンブリア紀の海には、無脊椎動物だけでなく脊椎動物も存在していたことが示された。頭部と原始的な脊椎が確認でき、他にも眼、口、鰭、鰓孔、消化管 肛門などが見られる。口に顎はなく、無顎類の一種である(図05.05,[6])。

図05.05.向かって左から、ユンナノズーン Yunnanozoon lividumとハイコウイクチス Haikouichthys ercaicunensis。

マヨマイゾン(図05.06)はヤツメウナギ(図05.07)に近いとされるが、石炭紀(3億6700万年前~2億8900万年前)に生息した([7])。

図05.06.マヨマイゾン Mayomyzon pieckonensis。
図05.07.ミツバヤツメ Entosphenus tridentatus。

クラーキナはコノドント類に属するが、岩手県岩泉町で発見された(図05.08)。

(a)化石のみ。
(b)解説を含む。
図05.08.クラーキナ Clarkina sp.。

ビルケニアはシルル紀(4億4400万年前~4億1600万年前)後期に生息した、原始の無顎魚類の1種である。紡錘状の形の体をしており、対鰭がなかったため、泳ぐときの安定性はなく、泳ぐのが下手だったと考えられている(図05.09,[8])。

ロガネリアはシルル紀(4億4400万年前~4億1600万年前)後期に生息した、無顎魚類の1種で、浅い海(イギリス、ロシア、グリーンランド)でプランクトンを食べていたといわれている(図05.09,[9])。

図05.09.向かって左から、ビルケニア Birkenia elegansとロガネリア Loganellia scotica。

ゼナスピスはデボン紀(4億1600万年前~3億5900万年前)初期に生息した、原始の無顎魚類の1種である。鼻孔が1つしかなかったと一般には考えられている。また、普通、顎を持った系統に最も近いとされる(図05.10,[10])。

ボスリオレピスはデボン紀中期~後期に生息した甲冑魚の1種で、ちゃんとした骨や顎を持っていない(図05.10,[11])。

図05.10.向かって左から、ゼナスピス Zenaspis sp.とボスリオレピス Bothriolepis evaldi。

ドレパナスピスはデボン紀前期に生息した無顎類の仲間で、閉じることのない開いた口で海底の微生物を掬い取って食べていたといわれている(図05.11,[12])。

エガートノダスはサメの中でも、ヒボダス類という白亜期末に絶滅したグループに属する。現生のサメに似ているが、顎の構造は異なるようである(図05.11,[13])。

図05.11.向かって左から、 ドレパナスピス Drepanaspis.sp. 翼甲類 デボン紀前期 ドイツ 所蔵 ミュージアムパーク 茨城県自然博物館 実物、
および、エガートノダス Egertonodus sp. 軟骨魚綱板鰓亜綱ヒボダス目 白亜紀前期 イギリス 所蔵 ミュージアムパーク 茨城県自然博物館 実物。

ミツクリザメは生きた化石ともいわれ、恐竜の栄えていた白亜紀にもスカパノリンクスというミツクリザメの仲間も生息していた(図05.12,[14])。

図05.12.ミツクリザメ Mitsukurina owstoni。

ファルカタスは石炭紀前期に生息した軟骨魚類(サメ)の仲間で、個体によって背中に細い筒状の角が生えている。これは雄と雌の違いで、角のない個体が角のある個体の角を咥えているところが化石として残っている。この行動は繁殖行動と考えられている(図05.13,[15])。

ベラントセアは石炭紀前期に生息した軟骨魚類(サメ)の仲間で、とても奇妙な体形のサメである。おそらく速い泳ぎはできず、海底を這うようにゆっくり泳いでいたと思われる(図05.13,[16])。

エキノキマエラはギンザメの仲間で、3億5000万年前の海に生息していた(図05.13,[17])。

図05.13.向かって左から、ファルカタス Falcatus falcatus、ベラントセア Belantsea montana、および、エキノキマエラ Echinochimaera meltoni。

ギンザメはサメの仲間ではなく、系統的にはその親戚にあたり、軟骨魚類の中でサメの仲間は「板鰓類」、ギンザメの仲間は「全頭類」と呼ばれるグループに入る。ギンザメの仲間は4億年前以上も前から現在でもその姿を変えずに生きながらえてきた魚類のなかでも最も古いグループといわれている(図05.14,[18])。

図05.14.ギンザメ Chimaera phantasma。

アカンソデス(アカントデス)は石炭紀~ペルム紀前期に生息した、最後に現れた棘魚類で、口に歯はなく、プランクトンなどを食べていた(図05.15,[19])。

図05.15.アカンソデス(アカントデス) Acanthodes bronni。

ケイロレピスはデボン紀の河川で生息した、原始的な条鰭魚類の1つである。鱗の表面はエナメル質で厚く覆われ、尾鰭は上下が非相称的なところは原始的な条鰭魚類といえる(図05.16,[20])。

図05.16.ケイロレピス Cheirolepis canadensis。

ラブドデルマは石炭紀の川などの淡水域に生息していた、小型のシーラカンスの仲間である(図05.17,[21])。

図05.17.ラブドデルマ Rhabdoderma sp.。

ワイティアは三畳紀前期に生息していた(図05.18)。

図05.18.ワイティア Whiteia sp.。

インドネシア シーラカンスは現生のシーラカンスの一種で、3億年前から基本的な体のつくりが変わっていない原始的な魚で「生きた化石」である(図05.19,[22])。

図05.19.インドネシア シーラカンス Latimeria menadoensis ラティメリア科 現生種 インドネシア海域 所蔵 アクアマリンふくしま 実物。

スカウメナキアは古生代デボン紀に生息していた、ハイギョの一種である。厚い鰭を持つ魚類で、陸上動物の祖先ともいえる種類である(図05.20,[23])。

図05.20.スカウメナキア(ハイギョ) Scaumenacia curta 硬骨魚綱肉鰭亜綱ハイギョ類 デボン紀後期 カナダ・ケベック州 ミグアシャ生物群 所蔵 ミュージアムパーク 茨城県自然博物館 実物。

肺魚類はシーラカンスの仲間(総鰭類)と並び起源の古い魚で、その祖先は約4億年前のデボン紀に現れた。現在、肺魚類はレピドシレン類とケラトドゥス類との2つの仲間に分類されるが、オーストラリア ハイギョはケラトドゥス類唯一の生き残りで、柄のある胸鰭や腹鰭などに祖先の面影を多く残しており、他の肺魚類と比べて原始的だと考えられている。

ヒトの遠い祖先は、以前は総鰭類であると考えられていたが、最近はその体の構造などから肺魚類が祖先であるという説が有力視されるようになってきた。

オーストラリア東部の川や湖に棲み、最大で全長150cmになるが、普通は100cm程度である(図05.21,[24])。

図05.21.オーストラリア ハイギョ Neoceratodus forsteri オーストラリア ハイギョ目 オーストラリア ハイギョ科 現生種 オーストラリア北東部の一部の河川 所蔵 国立科学博物館 実物。

ユーステノプテロンはデボン紀後期に生息した肉鰭類の一種である。

植物の多い河床で植物を鰭でかき分けて泳いでいたため、骨のついた頑丈な鰭を有する。この鰭の中に骨をつくることによって、陸に上がる四肢動物へとつながっていった。肺呼吸する肺魚の仲間でもある(図05.22,[25])。

パレオスポンディルスは、英国スコットランドのデボン紀(約4億年前)の湖の地層から発見される魚類化石で、「謎の化石」と言われてきた。東京大学、理化学研究所、および、国立科学博物館(真鍋真副館長)らのチームで、国立科学博物館所蔵のパレオスポンディルス標本を分析(分析に国立科学博物館のCT室等を利用)、研究した結果、両生類(四肢動物)に近い魚類らしいことが解明された。

デボン紀に、魚類の中から鰭ではなく手足をもつ四肢動物が進化して、上陸出来るようになったと考えられている。

今回の研究によって、パレオスポンディルスはオタマジャクシのような幼生で、実はユーステノプテロンよりも四肢動物に近縁な化石だったらしいことが明らかになった。

鰭を手足に変えることは大きな進化であるが、現代の両生類でオタマジャクシがカエルになるように、オタマジャクシのような幼生の段階があることが、手足の形成に関係していた可能性がある(図05.22,[26])。

図05.22.向かって左から、ユーステノプテロン Eusthenopteron foodiとパレオスポンディルスPalaeospondylus gunni。

私は本記事を執筆することで、太古から現在に繋がる生命の進化とその道程を痛感した。



参考文献

[1] 特殊法人 日本放送協会(NHK),株式会社 NHKプロモーション,株式会社 読売新聞社.“特別展「海 ―生命のみなもと―」 ホームページ”.https://umiten2023.jp/policy.html,(参照2023年11月27日).

[2] 特別展「海 ―生命のみなもと―」公式図録,200 p.

[3] 蒲郡市生命の海科学館.“ディッキンソニア Dickinsonia costata”.蒲郡市生命の海科学館 ホームページ.常設展.展示紹介.https://www.city.gamagori.lg.jp/site/kagakukan/dickinsonia.html,(参照2023年12月30日).

[4] 株式会社 生命誌研究館.“Interview 形の進化とゲノムの変化―ナメクジウオが教えてくれること ピーター・ホランド”.JT生命誌研究館 トップページ.季刊「生命誌」.季刊「生命誌」23号.https://www.brh.co.jp/publication/journal/023/iv_1,(参照2023年12月30日).

[5] 国立研究開発法人 科学技術振興機構.“中国の科学者が最も古い脊椎動物を発見”. サイエンス ポータル チャイナ トップページ.科学技術ニュース.2022年07月11日-07月15日.2022年07月11日.https://spc.jst.go.jp/news/220702/topic_1_02.html,(参照2023年12月30日).

[6] 蒲郡市生命の海科学館.“ハイコウイクチス(複製) Haikouichthys ercaicunensis(cast)”.蒲郡市生命の海科学館 ホームページ.常設展.展示紹介.https://www.city.gamagori.lg.jp/site/kagakukan/haikouichthyserca.html,(参照2023年12月30日).

[7] 株式会社 キウイラボ.“第39話 脊索動物門の系統樹マンダラ 文と写真 長谷川政美・小宮輝之”.科学バー ホームページ.小宮輝之.LUCA.すべての生き物をめぐる100の系統樹.https://kagakubar.com/luca/39.html,(参照2023年12月30日).

[8] 川崎悟司.“ビルケニア”.古世界の住人 トップページ.古生代シルル紀の世界(The world of Silurian Period).古生代シルル紀・ユーラメリカの動物(4億4400万年前~4億1600万年前).魚類.https://paleontology.sakura.ne.jp/birukenia.html,(参照2023年12月30日).

[9] 川崎悟司.“ロガネリア”.古世界の住人 トップページ.古生代シルル紀の世界(The world of Silurian Period).古生代シルル紀・海の動物(4億4400万年前~4億1600万年前).魚類.https://paleontology.sakura.ne.jp/roganeria.html,(参照2023年12月30日).

[10] 国立研究開発法人 理化学研究所.“ヌタウナギの発生から脊椎動物の進化の一端が明らかに-ヌタウナギの下垂体、口、鼻の起源を解明-”.理化学研究所 ホームページ.研究成果(プレスリリース).研究成果(プレスリリース)2012.2012年12月20日.https://www.riken.jp/press/2012/20121220/,(参照2023年12月31日).

[11] 川崎悟司.“ボスリオレピス”.古世界の住人 トップページ.古生代デボン紀の世界(The world of Devonian Period).古生代デボン紀・ユーラメリカ大陸の動物(4億1600万年前~3億5900万年前).魚類・板皮類.https://paleontology.sakura.ne.jp/bosuriorepisu.html,(参照2023年12月31日).

[12] 川崎悟司.“ドレパナスピス”.古世界の住人 トップページ.古生代デボン紀の世界(The world of Devonian Period).古生代デボン紀・海の動物(4億1600万年前~3億5900万年前).魚類・無顎類.https://paleontology.sakura.ne.jp/dorepanasupisu.html,(参照2023年12月31日).

[13] 川崎悟司.“ヒボダス”.古世界の住人 トップページ.古生代ペルム紀の世界(The world of Permian Period).古生代ペルム紀・海の動物(2億9900万年前~2億5000万年前).魚類(サメ).https://paleontology.sakura.ne.jp/hibodosu.html,(参照2023年12月31日).

[14] 川崎悟司.“ミツクリザメ”.古世界の住人 トップページ.現在の世界(The world of Present).現在・深海の動物.軟骨魚類.https://paleontology.sakura.ne.jp/mitukurizame.html,(参照2023年12月31日).

[15] 川崎悟司.“ファルカタス”.古世界の住人 トップページ.古生代石炭紀の世界(The world of Carboniferous Period).古生代石炭紀・海の動物(3億5900万年前~2億9900万年前).軟骨魚類(サメ).https://paleontology.sakura.ne.jp/farukatasu.html,(参照2023年12月31日).

[16] 川崎悟司.“ベラントセア”.古世界の住人 トップページ.古生代石炭紀の世界(The world of Carboniferous Period).古生代石炭紀・海の動物(3億5900万年前~2億9900万年前).軟骨魚類(サメ).https://paleontology.sakura.ne.jp/berantosea.html,(参照2023年12月31日).

[17] 川崎悟司.“エキノキマエラ”.古世界の住人 トップページ.古生代石炭紀の世界(The world of Carboniferous Period).古生代石炭紀・海の動物(3億5900万年前~2億9900万年前).軟骨魚類(サメ).https://paleontology.sakura.ne.jp/ekinokimaera.html,(参照2023年12月31日).

[18] 川崎悟司.“ギンザメ”.古世界の住人 トップページ.現在の世界(The world of Present).現在・深海の動物.軟骨魚類.https://paleontology.sakura.ne.jp/ginzame.html,(参照2023年12月31日).

[19] 川崎悟司.“アカントデス”.古世界の住人 トップページ.古生代石炭紀の世界(The world of Carboniferous Period).古生代石炭紀・ユーラメリカ大陸の動物(3億5900万年前~2億9900万年前).魚類.https://paleontology.sakura.ne.jp/akantodesu.html,(参照2023年12月31日).

[20] 川崎悟司.“ケイロレピス”.古世界の住人 トップページ.古生代デボン紀の世界(The world of Devonian Period).古生代デボン紀・ユーラメリカ大陸の動物(4億1600万年前~3億5900万年前).魚類・硬骨魚類(肉鰭類・総鰭類).https://paleontology.sakura.ne.jp/keirorepisu.html,(参照2023年12月31日).

[21] 川崎悟司.“ラブドデルマ”.古世界の住人 トップページ.古生代石炭紀の世界(The world of Carboniferous Period).古生代石炭紀・ユーラメリカ大陸の動物(3億5900万年前~2億9900万年前).魚類.https://paleontology.sakura.ne.jp/rabudoderuma.html,(参照2024年01月01日).

[22] 川崎悟司.“ラティメリア(シーラカンス)”.古世界の住人 トップページ.現在の世界(The world of Present).深海.魚類.硬骨魚類.https://paleontology.sakura.ne.jp/ratimeria.html,(参照2024年01月01日).

[23] 福井県立恐竜博物館.“スカウメナキア・カータ”.福井県立恐竜博物館 ホームページ.イベント・学習.標本データベース.2021年03月.https://www.dinosaur.pref.fukui.jp/dino/database/detail.php?id=30,(参照2024年01月01日).

[24] 公益財団法人 名古屋みなと振興財団 名古屋港水族館.“オーストラリアの水辺【オーストラリアハイギョ】”.名古屋港水族館 ホームページ.海の仲間たち.https://nagoyaaqua.jp/friends/south/1143/,(参照2024年01月01日).

[25] 川崎悟司.“ユーステノプテロン”.古世界の住人 トップページ.古生代デボン紀の世界(The world of Devonian Period).古生代デボン紀・ユーラメリカ大陸の動物(4億1600万年前~3億5900万年前).魚類・硬骨魚類(肉鰭類・総鰭類).https://paleontology.sakura.ne.jp/yu-suteroputeron.html,(参照2024年01月01日).

[26] 独立行政法人 国立科学博物館.“謎の魚類「パレオスポンディルス」の正体が当館標本で解明”.国立科学博物館 ホームページ.トピックス.2022年.2022年07月01日.https://www.kahaku.go.jp/event/2022/07palaeospondylus/,(参照2024年01月01日).

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