ティクタアリクのいとこは、水中での生活のほうが良いと判断した

約20年前、科学者たちはカナダ北極圏で、海洋動物と陸上動物の移行段階を示す化石を発見した。「手足のある魚」という意味の愛称を持つティクターリック・ロゼアエは、筋肉質の前びれを使って浅瀬や干潟で体を支えていた。

しかし、陸地への道は必ずしも順調とは限らない。ティクタリクの近縁種の少なくとも1種が水生生活に戻ることを決めたと、研究者らは7月20日、ネイチャー誌に報告した。ティクタリクと同じ地域から発掘された小型の化石は、陸生に好奇心を持つ同種の種といくつかの特徴を共有しているが、這うよりも泳ぐのに適したひれを持っている。研究チームがキキクタニア・ウェイケイと名付けたこの古代の肉鰭類は、脊椎動物の進化の謎の一章に光を当てるものである。

「これは、水陸移行期のまさに最先端にいたグループにおける、実に予想外の変化だ」と、ペンシルベニア州立大学の進化生物学者で、この研究結果の共著者であるトーマス・A・スチュワート氏は言う。「これは、多種多様な動物が、さまざまなことをしていたことを示している」

オーストラリアのアデレードにあるフリンダース大学で初期の脊椎動物を研究している進化生物学者で古生物学者のアリス・クレメント氏は、この研究を「素晴らしい研究」と評した。

「このような新しい発見は、陸上にいた私たちの祖先が陸上に定着するまでの間に獲得した一連の特徴をつなぎ合わせるのに役立つ」と彼女は電子メールで述べた。この謎めいた集団のサンプルがもっとあれば、「著者らの『水中への回帰』の可能性についての解釈を裏付けるのに役立つだろう」と彼女は付け加えた。

キキクタニアの化石は、2004年にヌナブト準州のエルズミーア島南部で初めて収集された。「悪天候のせいで発見された」と、シカゴ大学の進化生物学者でこの研究の共著者でもあるニール・H・シュビンは回想する。彼と共同研究者は、数日後にティクタリクを発見することになる現場には入れなかったため、チームはキャンプ地の近くで化石を探した。発見物の中には、鱗と顎の一部が露出した岩の塊があった。この標本は、同僚たちが詳しく調べ始めるまで「15年間も引き出しの中に眠っていたようなものだった」とシュビンは言う。

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研究チームは当初、この魚がティクタアリクの幼魚ではないかと疑っていたとスチュワート氏は言う。しかし、岩に埋め込まれた化石をCTスキャンで詳しく調べたところ、この生物の上腕骨に独特の特徴があることがわかった。

「私たちにとって本当に驚きだったのは上腕骨の形状です。これは、ティクタリクや四肢動物のようにひれで体を支えることができる動物ではないことを示唆しています」とシュビン氏は、背骨のある四肢動物を指して言う。「この動物はおそらく、開放水域の生息地にもっと適しているでしょう。」

化石には、下顎、上顎の一部、首の骨の破片、体のさまざまな部分の鱗、左胸びれが含まれていた。キキクタニアは、化石が発見された地域であるイヌクティトゥット語のキキクタアルク/キキクタニにちなんで名付けられた。研究者らは、この恐竜がおよそ 3 億 7500 万年前に生息していたと推定しており、ティクタアルクよりわずかに古い。キキクタニアは体長が約 2.5 フィートに達し、幅広のパドルのようなひれと鋭い歯、平らな頭の上に付いた目を持つ細長い体を持っていた。

キキクタニアが先史時代の家系図のどこに属するかを判断するために、研究者たちはCTスキャンを使って化石の3D再構成図を作成し、他の12種と比較した。研究チームは化石間で125の特徴を比較し、キキクタニアの解剖学的構造が他の初期の脊椎動物とどれほど似ているかを計算した。

「この動物は、最初の四肢脊椎動物、つまり手足を持つ最初の動物と関連があります」とスチュワート氏は言う。「しかし、その上腕骨は、近縁の他の生物とはまったく異なります。」

キキクタニアではこの腕の骨は比較的小さく、ブーメランのような形をしているが、ティクタアリクの上腕骨はブロック状で角張っている。さらに、キキクタニアには、胸筋が付着していた同族の骨の隆起や突起がない。「腕立て伏せができるような上腕骨ではありません」とシュビン氏は言う。

進化生物学者の中には、これらの珍しい特徴が本当に新しい発見であるかどうか懐疑的な者もいる。スウェーデンのウプサラ大学で脊椎動物の進化を研究しているペル・アールバーグ氏は、キキクタニアがその近縁種であるティクタアリクとは別の種であるとは確信していない。特徴的な上腕骨が「軽く骨化して潰れている可能性があり、それが解釈に影響する可能性がある」とアールバーグ氏は電子メールで述べ、さらに詳しく骨を調べたいと付け加えた。

それでも、この新しい報告書は「斬新なアイデアを提示する興味深い論文だ」と彼は語った。

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キキクタニアの祖先である他の種には体を支えることができるひれがあったことから、キキクタニアは同族が陸に上がった後に水中に戻ったことが示唆される。

「水中生活から陸上生活への移行が少し複雑であることを示しているため、これは非常に興味深い特殊化です」とシュビン氏は言う。「陸上や水底を歩くように進化した生物もいれば、開放水域の生息地に進化した生物もいます。双方向に進化しているのです。」

キキクタニアがなぜ水中に潜ったのかは明らかではないが、研究者たちはいくつかの推測をしている。「水中には肉がたくさんある」とシュビン氏は言う。キキクタニアの頭蓋骨にはティクタアリクと共通する特徴がいくつかあり、この魚が噛むことも吸うこともできたことを示している。これは狩りをする際に大きな強みとなる。「この動物はおそらくそれができたのだろう」とシュビン氏は推測する。「そのようにして水に戻ることには、ある種の利点があったのだ」

研究者たちは、今後の探検でキキクタニアのより完全な標本が見つかることを期待している。保存状態の良い肩や骨盤は、この生物が水中をどのように移動していたかを明らかにする可能性がある。「どんな歩き方をしていたのか、後ろひれをどう使っていたのか、どうやってパドルを漕いでいたのか」とシュビン氏は言う。「そうした詳細を知るには、解剖学的に十分な情報がないのです」