人間はどこから来たのでしょうか？この「上陸の先駆者魚」は、この問題に対する科学的な答えを提供している。

「人間はどこから来たのか？」この哲学的な疑問は多くの人々を困惑させてきましたが、今ではこの疑問に対する科学的な答えがあるかもしれません。

2年前、中国科学院古脊椎動物学・古人類学研究所の朱敏院士率いる研究チームが、人類が魚類から進化したことを確認する論文を発表した。

では、最初に陸に上がった「魚」はどれでしょうか?今日は、この上陸の先駆者であるイクチオステガの進化と上陸のプロセスについてお話します。

種名: イクチオステガ

分類: イクチオステガ、イクチオステガ、イクチオステガ

化石分布地域：グリーンランド

上海自然史博物館「進化の道」展示エリア - ライフランディング展示

このような世界を揺るがす出来事を成し遂げるために、イクチオステガは顎のない魚の出現からカンブリア紀、デボン紀にかけて約1億年をかけて体の構造を改良し、脊椎動物の上陸に向けて大きな一歩を踏み出したのです。

びっくり

最も古い脊椎動物である魚類は、5億3000万年前のカンブリア紀初期に出現しました。信じられないかもしれませんが、彼らにはあごがありませんでした！そのため、口は円盤のように見え、顎のないクラスに属します。海水の泥や堆積物に含まれる微生物を受動的に吸入したり濾過したりして餌とするしかありません。

現存するヤツメウナギ類（Petromyzontiformes）は、典型的な無顎脊椎魚類のような動物である。

進化が進むにつれて、魚類の鼻咽頭複合体は鼻嚢と下垂体に分離し、顎の発達のためのスペースが確保されました。

出典: 参考文献

重慶市の特別埋蔵化石保管庫で、朱有安氏らは4億3600万年前のシルル紀初期に生息していた奇跡の秀山魚（Xiushanosteus mirabilis）を発見した。これは知られている中で最も古い顎を持つ魚であり、板皮類に代表される魚類のグループが、本来は呼吸に使用されていた鰓弓を前方に移動させて上顎と下顎を形成し、獲物を積極的に攻撃し、噛みつきやすくすることで進化したことを証明しています。

出典: 「顎の出現」(上海自然史博物館ダーウィンセンター - 進化の飛躍エリアビデオ)

秀山の奇跡の魚の復活 |出典: 参考文献

奇跡的な秀山魚類の化石と分析 |出典: 参考文献

それ以来、魚類は急速に進化し、1000万年の間に体長は数十センチメートルから数メートルにまで増加しました。中でもダンクルオステウスの体長は11メートルに達し、その顎の噛む力はティラノサウルス・レックスをはるかに上回っていました。

この「高度な」設備により、魚類は無脊椎動物を王座から追い出し、海の新たな覇者となった。

骨の台頭

魚が海を支配すると、すぐにより激しい内部競争が始まりました。板皮類は徐々に軟骨魚類と硬骨魚類という2つの主要なグループに進化しました。

出典: 参考文献

軟骨魚類は骨に含まれるカルシウム量が少なく、サメやエイなどの現代の水生動物の祖先です。

アカエイのプラスティネート標本 |写真提供：チェリー

硬骨魚の骨にはカルシウムが多く含まれており、体全体の骨が硬くなります。食べてしまうと喉に何か詰まってしまい、病院に行かなければならなくなります。したがって、硬骨魚類の骨格構造は、その重量をよりよく支えることができ、将来の着陸のための重要な基礎を提供します。

コイの骨格標本 |写真提供：チェリー

四つん這いになって

2度目の大量絶滅は約3億6500万年前のデボン紀後期に発生し、地球の気候は寒冷化し、海洋は後退し、陸地は拡大し、ほとんどの魚は水不足で死滅しました。したがって、魚が生き残るためには陸揚げが唯一の希望となる。

水には浮力がありますが、陸上では重力の影響を受けます。この困難を克服するために、魚は環境の変化に適応し、体を支えるためにひれを手足に進化させなければなりません。

現代の硬骨魚類の「最上流」は条鰭類であり、その鰭は、自転車の車輪のスポークのように肩甲骨に直接付着した鰭条によって支えられた膜状構造をしている。

肉鰭類と条鰭類の骨格構造の比較 |出典: 参考文献

陸への挑戦に本当に成功したのは、肉鰭類であった。当博物館のコレクションにある Latimeria chalumnae の標本は、現存する肉鰭類の魚類です。ひれにはよく発達した筋肉柄があり、内部の骨構造によって支えられています。イクチオステガの四肢はこのように進化しました。

ラティメリア・カルムナエ |出典: フィンガーチップミュージアム

魚のひれからつま先までの進化 |写真提供：チェリー

外見上、イクチオステガは中国オオサンショウウオ（Andrias davidianus）に非常によく似ています。体長は約1メートルで、肩甲骨と腰甲骨が強固です。手足で体を支え、ゆっくりと地面を這うことができます。前足と後ろ足には約 6 ～ 8 本の指があり、これはほとんどの動物に共通する 5 本の指 (つま先) とは大きく異なります。

イクチオステガの前肢と後肢の骨格の透視図 |写真提供：チェリー

陸生動物の胴体、脚、つま先を持っていますが、頭はまだ魚のように見えます。体液を維持し、脱水を防ぐために、皮膚は小さな鱗で覆われています。尾も魚の尾びれに似ています。魚類と両生類の二重の特徴を持ち、人類が知る最古の両生類である。

イクチオステガ復元画像 |出典: チェリー

浮き袋と肺は相同である

着陸にはもう一つの課題があります。それは、空気から酸素をどうやって吸収するかということです。

初期の魚類は、えらを使って呼吸するだけでなく、皮膚、喉、腸の粘膜などの組織も使って呼吸を補助していました。

カエルは呼吸するために皮膚を使います |写真提供：チェリー

その後、一部の魚は消化管の一部を拡張して空気を蓄え、それが原始的な肺になりました。進化の過程で、条鰭類は元々の肺の特徴をいくつか保持し、浮き袋へと進化しました。一方、肉鰭類の魚類はこの呼吸技術を完全に保持し、継続的に強化して、最終的に肺を形成しました。

出典: 参考文献

肺に空気を送るためには、関連する経路を形成する必要があります。これは、水中で泳ぐときには口から呼吸しなければならないのに、岸に着いたら鼻から呼吸しなければならないのと同じです。魚が陸に上がるためには、鼻孔と肺がつながっていなければなりません。

当初、古代の魚には嗅覚受容器として機能する外鼻孔が 2 つしかありませんでした。継続的な進化により、肉鰭類の口の中のいくつかの骨が鼻腔と口腔の間に通路、つまり内鼻孔を形成しました。

中国の科学者、張一曼と朱敏のチームは、3億9000万年前のケネルフィッシュの化石の中に最古の内部鼻孔を発見した。 3億8000万年前のヤシヒレ魚類の化石を分析したところ、内部の鼻孔が原始的な肺とつながっており、「陸生呼吸器系」がうまく形成されていたことがわかった。そのため、イクチオステガは水中の制約から完全に解放され、陸上で食べ、眠り、呼吸することができます。

内鼻孔の進化 |出典: 参考文献

ケネットフィッシュの内鼻孔 |写真提供：チェリー

真のヤシヒレ魚類の内鼻孔は原始的な肺につながっています。出典：「水から陸へ：イクチオステガの物語」（上海自然史博物館生命着陸テーマエリアのビデオ）

「私たちは水から来ました。」遠い過去を遡ることによってのみ、私たちは自分たちが何者であるかをより明確に理解し、より正確に未来を予測し、自分たちがどこへ向かっているのかを知ることができるのです。

参考文献

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[5]https://mp.weixin.qq.com/s/MB9wM67THal8LJFc4sXf_g

企画・制作

出典: 上海自然史博物館 (ID: snhm01)

著者：宋英（チェリー） 上海自然史博物館展示教育センター

編集者：鍾延平

校正：徐来林

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