新たに発見された「スポンジ」は、初期の進化における「失われた時代」を思い起こさせる

一般的に、海綿動物は動物界で最も原始的なグループであると考えられています。分子時計の研究では、その起源は約7億年前であると推測されています。しかし、カンブリア紀以前の海綿動物の化石は非常に珍しく、議論の的となっている。最近、中国科学院南京地質古生物学研究所の研究員である袁迅来氏が率いる初期生命研究者の国際共同チームが、湖北省宜昌市のシバンタン生物群で、約5億5千万年前のエディアカラ紀後期の王冠群海綿動物を発見し、海綿動物の初期進化における重要なつながりを明らかにした。この研究結果は2024年6月5日に英国の科学誌「ネイチャー」にオンラインで発表された。

化石記録には1億6000万年の空白がある

海綿動物は、最も基本的で原始的な後生動物であると考えられることが多い。地球上の初期の海綿動物の化石の発見と研究は、動物の起源と初期の進化パターンの探究にとって重要な証拠を提供することができます。現代の分子生物学研究と包括的な分子時計の推測によれば、海綿動物の起源と分化は約 7 億年前であると考えられます。しかし、正確な海綿動物の化石記録は、約5億3900万年前に始まったカンブリア紀まで大量には現れませんでした。カンブリア紀以前の海綿動物の化石記録は非常に少なく、ほとんどが議論の的となっている。海綿動物の化石記録には1億6000万年の空白があり、海綿動物の進化の初期段階における「失われた年月」として知られる混乱した歴史の期間である。

中国科学院南京地質古生物学研究所の万斌准研究員は、先カンブリア時代の海綿動物の化石記録が不足している理由として、主に2つの仮説を挙げた。1つは、現生海綿動物のほとんどが珪質または石灰質の骨針を持っていることから、研究者らは海綿動物の共通祖先は鉱化した骨針を持っていたと推測しており、カンブリア紀（約6億3500万年前から5億3900万年前）以前のエディアカラ紀に海綿動物の化石が不足しているのは、当時の環境が骨針の保存に適していなかったためかもしれないということである。第二に、海綿動物の共通祖先は鉱化した骨針を持っておらず、主要グループが分化した後にのみ、各グループが独立して鉱化した骨針を進化させた。そのため、先カンブリア時代の初期の海綿動物には骨針がなく、保存状態が比較的悪く、化石記録から特定することが困難でした。

新しいタイプの海綿動物の化石が発見される

近年、袁迅来氏のチームは石板潭生物群で大規模な化石発掘調査を実施し、「螺旋格子海綿」と名付けられた新しいタイプの大型海綿動物の化石を発見した。らせん格子海綿動物の発見は、海綿動物の初期の進化における空白を埋め、初期の海綿動物の重要な化石証拠を提供します。この成果は、中国科学院南京地質古生物学研究所、英国ケンブリッジ大学、米国バージニア工科大学の科学者からなる国際共同チームによって達成されました。

螺旋格子海綿動物の化石の発見は、研究チームによるシバンタン生物相に関する長期にわたる困難な発掘調査と体系的な研究のもう一つの重要な成果である。シバンタン生物群の薄い石灰岩層には、多種多様なエディアカラ紀の化石だけでなく、多数の動物の痕跡化石や他の動物の物理的化石も含まれています。たとえば、最古の動物足跡化石は 2018 年に Science Advances 誌に掲載されました。運動能力を持つ最古の左右対称の動物、イリンガワームに関する研究が、2019年にネイチャー誌に掲載されました。

初期の海綿動物には生物鉱物化した骨棘はなかったかもしれない

袁遜来氏は、新たに発見された螺旋格子海綿動物は、放射状に対称な円錐形の体、底部の円盤状の固定構造、中央の空洞と思われる部分、推定される水出口など、六脚類海綿動物と類似した形態的特徴を持っていると紹介した。さらに、スパイラルグリッドスポンジの表面は規則的な正方形で構成されており、同じ形状の 4 つの二次正方形に分割でき、二次正方形はさらに細分化できます。この特殊な格子構造は、いくつかの典型的な古生代の六葉海綿動物にも見られます。それらの形態と構造は非常に似ていますが、違いは、らせん格子海綿の網目が有機物で構成されているのに対し、古生代の海綿化石の網目は鉱化した骨針で構成されていることです。この研究は、らせん格子状の海綿動物の化石が、鉱化した骨棘を持たない初期の海綿動物を表している可能性を示唆している。この説明をさらに検証するために、研究チームはさまざまな現生動物と化石動物を含む形態学的データマトリックスを構築し、厳密な系統発生分析を実施しました。その結果、螺旋格子海綿動物の化石はクラウングループ海綿動物に属し、六葉海綿動物と近縁であることが示されました。

らせん格子状の海綿動物の化石の発見は、非生物鉱物化海綿動物が先カンブリア時代に存在していたことを示しています。この発見は、初期の海綿動物は生物鉱物化した骨針を持っていなかったり、現代の海綿動物のすべての特徴を持っていなかったりする可能性があるため、研究者が先カンブリア時代の海綿動物の化石を探すための青写真として現代の海綿動物を完全に使用することはできないことを示唆している。この発見はまた、六脚類海綿動物の初期の進化において、有機物を使ってネットワーク骨格を構築する段階があった可能性を示唆している。カンブリア紀になって初めて、既存の有機骨格にミネラルを加えて、複雑なミネラル化した骨針で構成された骨格を形成するバイオミネラリゼーションの能力を獲得しました。

かつては、先カンブリア時代とカンブリア時代の境界の前後の生物群集の様相は大きく異なっていたと考えられていました。エディアカラ紀は、奇妙な形態と未知の関係を持つエディアカラ生物群が支配的な時代でした。カンブリア紀には、さまざまな動物門が次々と出現し、人類に馴染みのある現代の海洋生態系が確立されました。らせん格子海綿動物の発見は、エディアカラ紀の生物群とカンブリア紀の生物群を結びつけるものであり、また、エディアカラ紀の生物群が現代の動物と何らかの直接的な進化的関係を持っている可能性を示唆している。業界の専門家は次のようにコメントしている。「この螺旋格子スポンジは、動物の進化を理解するための『ロゼッタ・ストーン』（古代エジプトのプトレマイオス朝時代の有名な石板で、千年以上失われていたエジプトの象形文字の意味と構造を解読し、古代エジプト史研究の重要なマイルストーンとなった）となるかもしれない。」

記者/タオタオ特派員/盛傑