テトラポッド: 水から出た魚

北アメリカで化石として発見された二畳紀前期の四肢動物、シーモリア (Seymouria baylorensis)。

ランゲル/ゲッティイメージズ

これは進化の象徴的なイメージの 1 つです。4 億年ほど前、先史時代の地質時代の霧の中で、勇敢な魚が苦労して水から陸に這い上がり、脊椎動物の侵略の最初の波を表しています。恐竜、哺乳類、そして人間。もちろん、論理的に言えば、最初のバクテリアや最初の海綿よりも、最初のテトラポッド (ギリシャ語で「4 つの足」を意味する) に感謝する必要はありませんが、この元気な生き物についての何かがまだ私たちの心の琴線を引っ張っています.

よくあることですが、このロマンチックなイメージは進化論の現実と完全には一致しません。 3 億 5000 万から 4 億年前の間に、さまざまな 先史時代の魚 さまざまな時期に水から這い出しており、現代の脊椎動物の「直接の」祖先を特定することはほとんど不可能です.実際、最も有名な初期の四肢動物の多くは、各四肢の末端に 7 つか 8 つの指を持っていました。現代の動物は 5 本指のボディ プランに厳密に従っているため、これらの四肢動物は進化の行き止まりを表していることを意味します。 先史時代の両生類 それは彼らに続きました。

起源

最も初期の四肢類は、葉鰭を持つ魚から進化したもので、「条鰭」魚とは重要な点で異なっていた。条鰭を持つ魚は今日の海で最も一般的な種類の魚ですが、地球上で葉鰭を持つ唯一の魚はハイギョと シーラカンス 、後者は1938年に生きた標本が現れるまで、数千万年前に絶滅したと考えられていました.ローブフィン魚の下のひれはペアで配置され、内部の骨によって支えられています.これらのひれの必要条件.原始的な足に進化します。葉鰭のある魚 デボン紀 期間は、必要に応じて、頭蓋骨の「気門」を介してすでに空気を呼吸することができました.

専門家は、ローブフィンのある魚が歩行と呼吸をする四足動物に進化することを促した環境圧力については意見が分かれていますが、1 つの理論は、これらの魚が住んでいた浅い湖や川が干ばつにさらされ、乾燥した状態で生き残ることができる種を支持したというものです。別の理論では、最古の四肢動物は文字通り、より大きな魚によって水から追い出されたというものです。乾燥した土地には昆虫や植物の餌が豊富にあり、危険な捕食者はほとんどいませんでした。大失敗をして陸に上がった葉鰭のある魚は、真の楽園にいたでしょう。

進化論的に言えば、最も進化した葉鰭を持つ魚と最も原始的な四足動物を区別するのは困難です。スペクトルの端に近い魚の 3 つの重要な属は、Eusthenopteron、Panderichthys、および Osteolopis であり、すべての時間を水中で過ごしましたが、潜在的な四足動物の特徴を持っていました。最近まで、これらの四足動物の祖先はほぼすべて北大西洋の化石堆積物から発生していましたが、オーストラリアでゴゴナサスが発見されたことで、陸生動物の起源が北半球であるという理論は覆されました。

初期の四足類と「魚足類」

科学者たちはかつて、最初の真の四肢動物は約 3 億 8,500 万年から 3 億 8,000 万年前のものであることに同意しました。ポーランドで最近発見された 3 億 9,700 万年前の四足動物の足跡が発見されたことで、すべてが変わってしまいました。これは、進化のカレンダーを事実上 1,200 万年さかのぼることになります。確認されれば、この発見は進化論的コンセンサスの修正を促します。

お分かりのように、テトラポッドの進化は石で書かれたものではありません。テトラポッドはさまざまな場所で何度も進化しました。それでも、専門家によって多かれ少なかれ決定的であると見なされているいくつかの初期の四肢動物種があります.これらの中で最も重要なのは Tiktaalik であり、四足類のようなローブフィンを持つ魚と、後の真の四足動物の中間に位置していたと考えられています。ティクタアリクは、浅い湖の縁に沿ってずんぐりした前ヒレで体を支えるのに役立ったかもしれない、原始的な手首に相当するものと真の首に恵まれており、素早い動きの中で非常に必要とされていた柔軟性と可動性を提供しました。乾いた大地に飛び立つ。

四足動物と魚の特徴が混在しているため、Tiktaalik はしばしば「fishapod」と呼ばれます。この名前は、Eusthenopteron や Panderichthys などの高度なローブフィン魚にも適用されることがあります。もう 1 つの重要な魚脚類はイクチオステガで、ティクタアリクから約 500 万年後に生き、体長約 5 フィート、約 50 ポンドという、同様に立派なサイズを達成しました。

真のテトラポッド

ティクタアリクが最近発見されるまで、初期の四肢動物の中で最も有名だったのはアカントステガ、約 3 億 6500 万年前のものです。このほっそりした生き物は、比較的よく発達した手足と、体の長さに沿って走る横方向の感覚線などの「魚のような」特徴を持っていました。この一般的な時代と場所の他の同様のテトラポッドには、Hynerpeton、Tulerpeton、および Ventastega が含まれていました。

古生物学者はかつて、これらのデボン紀後期の四足動物がかなりの時間を乾燥した土地で過ごしたと信じていましたが、現在では、絶対に必要な場合にのみ足と原始的な呼吸装置を使用して、主にまたは完全に水生であったと考えられています.これらの四足動物に関する最も重要な発見は、前肢と後肢の指の数でした: 6 から 8 のいずれかで、後の 5 本指の四肢動物とその哺乳類、鳥類、およびレプティリアンの末裔。

ローマーのギャップ

初期には2000万年の長さの時間があります石炭紀脊椎動物の化石がほとんど出てこなかった時代。 Romer's Gap として知られるこの化石記録の空白期間は、 創造論者 進化論には疑問がありますが、化石は非常に特殊な条件でしか形成されないという事実によって簡単に説明できます。 Romer's Gap は四足動物の進化に関する私たちの知識に特に影響を与えます。なぜなら、2000 万年後 (約 3 億 4000 万年前) の話を取り上げると、さまざまな科に分類できる四足動物の種が豊富に存在し、中には非常に近いものもあるからです。真の両生類。

注目すべきポストギャップテトラポッドの中には、5本指の足を持つ小さなCasineriaがあります。ウナギに似たグリーアペトンは、より陸上志向の四足動物の祖先からすでに「進化していない」可能性があります。そしてサンショウウオのような ユークリッタ・メラノリムネテス、 スコットランドの「ブラックラグーンの生き物」としても知られています。後期の四肢動物の多様性は、ローマーのギャップの間に進化的に多くのことが起こったに違いないという証拠です。

幸いなことに、私たちは近年、Romer's Gap のいくつかの空白を埋めることができました。 Pederpes の骨格は 1971 年に発見され、その 30 年後、テトラポッドの専門家である Jennifer Clack によるさらなる調査により、それはローマーズ ギャップの真ん中にあることが判明しました。重要なことに、Pederpes は 5 つのつま先と狭い頭蓋骨を備えた前向きの足を持っていました。これは、後の両生類、爬虫類、および哺乳類に見られる特徴です。 Romer's Gap で活動していた同様の種は尾の大きな Whatcheeria で、ほとんどの時間を水中で過ごしたようです。