「水でできた肉と骨」はどうやって泳ぐのでしょうか？

著者: 李晨陽

人間は痕跡を残し、野生のガチョウも痕跡を残しますが、クラゲは悲しい小さな動物です。地層では、通常何も残しません。

「クラゲのほとんどは97％が水で構成されているため、化石化が困難です。そのため、クラゲの行動の起源と進化は、学術界にとって長年の難しい問題となっています」と西北大学の研究者ハン・ジアン氏は中国科学日報に語った。

しかし偶然にも、ハン・ジアンはこの問題を解決する鍵を見つけました。彼と彼のチームの科学的発見は、クラゲの遊泳行動が「副産物」である可能性を示唆している。関連論文が最近eLife誌に掲載されました。

珍しいクラゲの化石が発見される

2016年、ハン・ジアン氏らは、公開された澄江生物群の化石の中に、偶然、椀の口に似た痕跡を発見した。ボウルの口の下には放射状の線があり、その形状は現代のクラゲと非常によく似ていました。

慎重な識別により、これは現在までに知られている中で最も古い遊泳性クラゲであることが確認された。

雲南省の澄江生物群には、約 5 億 1800 万年前のカンブリア紀の生態学的景観が記録されており、ほとんどの現代の動物門の祖先型がここで見つかります。

しかし、この発見以前には、ここでクラゲの痕跡は発見されたことがなかった。

「希少性は物事の価値を高める。これは非常に希少な研究材料だ」とハン・ジアン氏は語った。

このクラゲがなぜ化石として保存されたのかは、簡単に説明できる問題ではありません。科学者たちは、澄江の動物相は急速な埋没段階を経験し、多くの生物が死の前後に激しい泥濁堆積に遭遇したと推測している。物理化学的条件と嫌気性微生物の複合作用により、軟組織は完全に分解される時間が無く、無機炭素、黄鉄鉱、アルミノケイ酸塩、リン酸カルシウムなどのさまざまな鉱物に変換されました。

しかし、これらの化石には大きな欠陥が一つあります。

「現代のクラゲは、傘の端にある冠状筋を収縮・変位させて反力を発生させ、泳ぐ際に推進力を得ている。しかし澄江生物群のクラゲの化石には、こうした筋肉の痕跡が全く残っていない」とハン・ジアン氏は言う。

泳げないクラゲの祖先が発見される

陝西省南部に再び幸運の光が降り注いだ。

研究者らは澄江生物群よりも古いカンブリア紀の寛川埔層（約5億3500万年前）で、さまざまな軟組織構造を保存したクラゲの化石を発見した。現代のクラゲと同様に、内側の傘の縁の周りには直径 1 ～ 4 ミクロンの個別の筋肉束が分布しています。

しかし、これらのクラゲは、現代のクラゲとは異なる特徴も示していた。それは、孵化前だけでなく孵化後も長期間、自らの分泌物でできた鞘に包まれていたということだ。

この構造は科学者にとって非常に馴染み深いものに見えます。

この研究に参加した厦門大学沿岸海洋環境科学国家重点実験室の研究者、宋希坤博士は次のように語った。「キチン鞘とカルシウム骨格は、現生刺胞動物のポリプに広く見られます。私たちは、後期カンブリア紀に発見された進化したポリプの化石にも、このような保護構造を発見しました。」

「鞘を持つこれらの初期カンブリア紀のクラゲは、おそらく特殊なポリプ構造である」とソン・シクン氏は語った。「彼らは底生動物だったはずで、自由に泳ぐことはできなかった。」

陝西省南部の初期カンブリア紀の寛川埔層の化石の走査型電子顕微鏡写真。円形の筋肉（AD）と系統的な化石の復元（E）が見られる。

では、「クラゲ」と「ヒドラ」にはどのような関係があるのでしょうか? 「私はあなたの中にいて、あなたは私の中にいる」とも言えますが、これは非常に興味深いことです。

現代の生物システムの分類によれば、刺胞動物門にはサンゴ上綱とクラゲ上綱が含まれ、クラゲ上綱にはクルマバエ綱、立方動物綱、鉢虫綱、ヒドロクラゲ綱が含まれます。

これらの動物は、枝や蔓のような形や透明な水槽のような形など、さまざまな形に見えますが、実際には固定段階のポリプと遊泳段階のクラゲの2つの形態に大別できます。

鉢虫類を例にとると、その生活過程は、受精卵、浮遊幼生、固定ポリプ、遊泳能力を持つ円盤状の幼生、そして泳ぎながら捕食できるクラゲの体に大別できます。

よく見ると、ポリプは大体逆さまになったクラゲのように見えますが、内部の形態や構造は異なる場合があります。

クラゲはどのように泳ぐのでしょうか？

古代の化石はパズルのピースのようなもので、クラゲがどのように泳ぐのかという謎を徐々に解明していきます。

カンブリア紀初期の小型の殻を持つ化石動物のほとんどは底生や表層に生息しており、初期のクラゲも例外ではなかった。

胚発生後期のポリプ段階では、円錐形または塔形の鞘を持ち、水底の堆積物上に生息します。

鞘の中に隠された環状の筋肉系は、クラゲの鈴を圧迫して収縮させることで、食事や呼吸に使用できます。

カンブリア紀の第三期までに、クラゲはすでに泳ぐことができました。

これにより、クラゲの遊泳行動が発生する可能性が高い時間帯が大まかに特定されます。

「鞘から抜け出して自由に泳ぐことができるクラゲは、おそらくカンブリア紀第2期に出現したと思われるが、化石による証拠はまだない」と、論文の筆頭著者である青島海洋地質研究所の王星博士は述べた。

「ダーウィンの進化論によれば、複雑な生命現象はすべて長期にわたる進化の結果です。クラゲの遊泳行動は、底生クラゲの摂食と呼吸の副産物にすぎないと私たちは推測しています。」

ハン・ジアン氏は、「長い進化の過程で、底生ヒドロクラゲは徐々にリズミカルな神経インパルス、重力を感知するバランス石、弾力の強い冠状筋、厚い中節、より深い下垂体腔などの内部条件を獲得し、生まれ変わった。同時に、海水中の酸素含有量の増加や水中の他の餌など、適切な外部条件が、クラゲが鞘の束縛から解放され、遊泳性クラゲとなり、海中を自由に泳ぎ始めた」と語った。