カンブリア爆発を探る「新たな窓」が開かれました！臨沂のこの化石保管庫は単純なものではありません!

中国科学院南京地質古生物学研究所のカンブリア爆発研究チームは、中国北部地域で約5億400万年前のユニークなカンブリア紀の埋没化石の堆積層を発見し、「臨沂動物相」と名付けた。関連する研究結果は最近、National Science Review にオンラインで公開されました。

論文の著者で古生物学・人類学研究所の研究者である趙芳塵氏は、「このユニークで例外的に埋もれていた化石貯蔵庫の発見は、カンブリア爆発後の動物の初期の放散と分化、移動と拡散、群集構造、生物古地理学をより深く理解するための新たな窓口となる」と述べた。

ユニークな埋没化石貯蔵庫の探索

約5億3000万年前に起こったカンブリア爆発は、前例のない急速な進化の出来事でした。脊椎動物を含む動物は、わずか数百万年の間に急速に出現しました。ほとんどの動物門の代表は、わずか 2,000 万年前のカンブリア紀初期に海洋に出現しました。これは、地球上の生命の進化の歴史全体において重要な役割を果たしています。

趙方塵氏は、カンブリア爆発に関する問題は常に古生物学界の研究の中核であり、バージェス頁岩型化石鉱床としても知られるカンブリア紀特殊埋没化石鉱床は、さまざまなカテゴリーの精巧な軟体動物化石が豊富に含まれており、この重大な生物進化イベントを理解するための主要な窓口であると紹介した。

1909 年にウォーカーが有名なバージェス頁岩生物群を発見して以来、世界中で 20 を超えるカンブリア紀特有の埋没化石鉱床が発見されています。特に澄江動物群の発見により、南中国プレートの歴史が関連研究のホットスポットとして開拓され、近年では新たな化石堆積物が次々と発見されています。

しかし、カンブリア紀特有の埋没化石堆積物の時間的および空間的な分布は均一ではありません。有名なカンブリア紀特有の埋没化石の堆積層のほとんどは、南シナプレートとローレンシア（今日の北アメリカ大陸の本体）に集中しています。

「この不均一な地理的分布は、カンブリア紀中期に最も顕著だった。当時は、例外的な化石の堆積物のほとんどがローレンシアに集中しており、カンブリア紀の動物相が最も繁栄していた時期だった」と趙芳塵氏は語った。 「これらの客観的な条件は、カンブリア紀の動物相の外観とパターンに関する私たちの包括的な理解を大きく制限してきました。」

北中国プレートはカンブリア紀には独立した大陸であり、独特の地殻進化の歴史を歩んできました。中国の伝統的な「中期カンブリア紀」の標準地域として、ここの中期カンブリア紀の地層順序は完全で化石が豊富で、この時期のユニークな埋没化石堆積物が発見される可能性のある地域となっています。

35の化石群が発見される

近年、南京古人類学研究所のカンブリア爆発研究チームは華北地域で多くの現地調査を行い、代表的な地層と断面を選択して集中的に収集し、数千点の精巧な化石標本を収集しました。

趙芳塵氏は、今回の研究で調査した臨沂の動物相は山東省臨沂市西部郊外の四口地区から来たものだと紹介した。軟体動物の化石は、カンブリア紀の張夏層の攀車溝セクションの下部にある黒色および黄緑色の頁岩に集中していました。

研究者らは三葉虫化石の研究を通じて、この特殊な埋没化石貯蔵庫の年代はカンブリア紀のミャオリンギアン期のグーシャニアン初期、つまりバージェス頁岩生物群よりわずかに後の約5億400万年前であると推測した。

「現在、臨沂動物相では少なくとも8つの門と複数の生態学的タイプを含む35以上の化石グループが発見されており、この時期の海洋生物とコミュニティの多様性を豊かにしています。」趙芳塵氏は、この群集の中で最も多様性に富んでいるのは三葉虫以外の節足動物であり、その中でも最も目を引くのはアノマロカリスとモリソニアであると述べた。節足動物に加えて、多様な海綿動物や虫のような動物も臨沂動物化石群の大きな特徴です。

研究者らは、臨沂動物相の化石のほとんどが軟体動物の形で保存されており、その多くが付属肢、目、消化器系、剛毛などの微細な解剖学的構造を保存していることを発見し、これらの生物の解剖学的構造をさらに理解するための新しい情報を提供している。他の典型的なバージェス頁岩型構造化石堆積物と同様に、臨沂構造化石堆積物の軟体構造は、背景層と事象層が相互作用する地層に炭素膜の形で保存されており、軟体化石の保存における同様の化石生成経路の普遍性を示しています。

同様の年代の他の独特な埋没化石堆積物がローレンシアに集中しているため、カンブリア紀における北中国プレートの古地理的位置は長い間議論の的となってきた。臨沂動物相の発見は、中期カンブリア紀の生物地理学の研究に独自の視点を提供します。

生物地理学的リンクとして機能することが示唆されている

臨沂の動物相は、ミミックワームやモリソンワームなどの珍しい節足動物を含め、同時期の北米の埋没化石堆積物と多くの生物学的タイプを共有しています。 「原産地の北米でも非常に珍しい種であり、この時期の中国北部と北米の軟体動物相の間に密接なつながりがあったことを示唆している」と趙芳塵氏は語った。

この目的のために、カンブリア爆発研究チームは、クラスター分析、非計量多次元尺度変換、ネットワーク分析などの定量分析手法を使用して、中国北部と北アメリカの軟体動物相のつながりを裏付け、さらに中国北部が東ゴンドワナと北アメリカを結ぶ生物地理学的リンクとして機能している可能性があることを示しました。

趙芳塵氏はまた、異なる角度から見た古地理学的証拠には依然として相違点があるため、この関連性についての生物地理学的説明にはさらなる研究と評価が必要だと指摘した。

カンブリア爆発研究チームは、臨沂特殊埋没化石鉱床よりも古い曼頭層（妙嶺五六期）の上部頁岩層と下部頁岩層でも、保存状態の良い軟体動物の化石を発見した。こうした化石は北中国プレート東部の中期カンブリア紀の地層に連続的に分布しており、この時代における生物の継承を研究する上で重要な潜在的地域となっている。

趙芳塵氏は、澄江動物群の発見が華南ブロックにおけるカンブリア紀特有の埋没化石堆積物に関する一連の研究の序章を開いたのであれば、臨沂動物群は華北ブロックで包括的に研究される最初のカンブリア紀特有の埋没化石堆積物として、華北におけるカンブリア紀特有の埋没化石堆積物の研究に新たな一章を開くものと期待されると述べた。