素晴らしい古代人の足跡の化石！古代の二人の人間は、すれ違ったり、調和して暮らしたりしたことがあったのでしょうか?

制作：中国科学普及協会

著者: 牛長泰 (中国科学院南京地質古生物学研究所博士)

プロデューサー: 中国科学博覧会

編集者注：中国科学普及の最先端科学技術プロジェクトは、最先端科学技術の最新動向を理解するために、「トップ科学ジャーナルの理解を助ける」と題する一連の記事を開始しました。これは、権威あるジャーナルから優れた論文を選び、できるだけ早く平易な言葉で解釈するものです。トップジャーナルを通して科学の視野を広げ、科学の楽しさを味わいましょう。

エルフ、ドワーフ、ゴブリン、オーク、人間...西洋のファンタジー文学では、異なるヒューマノイド種族が同時に同じ世界に住み、お互いを征服し略奪したり、協力して共存したりすることがあります。

現実に戻って、今日の地球を見ると、人類はただ一つの種、つまり私たち現代人しか存在しません。この惑星で唯一の知的生命体である私たちの祖先が、現代の私たちと同じくらい孤独だったと考えたことがありますか?彼はこの惑星の唯一の支配者ですか？

上記の質問に対する答えは「いいえ」です。分子人類学、考古学、古人類学のいずれも、現代人類が地球上で唯一の人類種となってからわずか3万～4万年しか経っていないことを示しています。それ以前の何百万年もの間、私たちの祖先は他の古代人類と共存していました。例えば、デニソワ人やネアンデルタール人は私たちの祖先と遺伝子の交流があり、現代人のゲノムには彼らの遺伝子の痕跡が残っています。

古代人類の化石に関する考古学および年代学の研究により、同じ地域における異なる古代人類種の時間的分布が重複している可能性があることも証明されており、それらが互いに出会った可能性があると推測されています。しかし、これらすべての証拠は状況証拠にすぎません。長い間、人類は複数の古代人類の化石が直接一緒に保存されている証拠を発見したことがなかった。最近まで、サイエンス誌に掲載された研究が状況を完全に変えていました。

現代人の頭蓋骨（左）とネアンデルタール人の頭蓋骨（右）の比較。二人は過去に遺伝子を交換したことがある。

(画像出典: Wikipedia)

2024年11月28日、米国、ドイツ、英国、ケニアの研究者からなる国際科学研究チームが、ケニアのトゥルカナ湖東岸にある152万年前の人類の足跡化石に関する研究論文をサイエンス誌に発表した。研究により、これらの人間の足跡の化石は、ホモ・エレクトスとパラントロプス・ボイセイという2つの人類種に属することが判明しました。これらの足跡化石は数時間から数日以内に形成されたもので、この2つの古代人類が同じ時間と空間に共存していたことを直接証明しています。古代人類2人が共存していた証拠が発見されたのは今回が初めてだ。

関連研究結果はサイエンス誌に掲載された。

(画像出典: ウェブページのスクリーンショット)

人類化石の宝庫：驚異のトゥルカナ

アフリカには人類の起源からホモ属の起源、そして現代人の起源に至るまで、人類の進化の各段階に対応する化石記録が見つかります。アフリカには数多くの人類化石の産出地域がありますが、そのほとんどは東アフリカの大地溝帯の両側に分布しています。リフトバレーのユニークな自然地理環境は、古代人類が生き延びるための住処を創り出しただけでなく、密集した湖や水系がユニークな埋葬環境も創り出し、多くの古代人類がここで眠り、化石を形成し、数百万年後に彼らの「子孫」の発掘で再び日の目を見るのを待つことができました。

東アフリカ大地溝帯の森林とサバンナの景観は、何百万年もの間、人類の進化のゆりかごとなってきました。

(画像出典: Wikipedia/genvessel)

**東アフリカ大地溝帯にある数多くの人類化石遺跡の中でも、トゥルカナ盆地は宝石の中の宝石です。 ** この盆地では、アウストラロピテクス・アナメンシス、平たい顔のケニア人、パラントロプス・エチオピアヌス、パラントロプス・ボイセイ、ホモ・ハビリス、ホモ・ルドルフェンシス、ホモ・エレクトスなど、最古の人類種が 420 万年前にまで遡る、7 種もの古代人類が誕生しました。

このうち、アウストラロピテクス・アナメンシス、パラントロプス・エチオピアヌス、パラントロプス・ボイセイは、人間ではあるが、ホモ属には属しておらず、私たちとはより遠い関係にある。顔の特徴から判断すると、口がより前に突き出ており、歯も大きいため、類人猿に似ています。

ホモ・ハビリス、ホモ・ルドルフェンシス、ホモ・エレクトスは、私たちホモと同じ属に属します。彼らは現代人類とより近い関係にあり、200万年から100万年前にアフリカを歩き回っていた私たちの祖先を表す化石さえ存在します。

トゥルカナ湖はトゥルカナ盆地の中心に位置しています。写真の旗は化石が発見された場所を示しています。

(画像出典: Wikipedia/Rudyologist より改変)

トゥルカナ盆地の東海岸にあるクービ・フォラ遺跡には、210万年前から140万年前までの4種の人類（パラントロプス・ボイセイ、ホモ・ハビリス、ホモ・ルドルフェンシス、ホモ・エレクトス）の最大230体の化石を含む、非常に豊富な人類化石コレクションが収蔵されている。

さらに驚くべきことは、この地域には人間の足跡の化石も多数含まれていることです。つまり、化石に基づいて古代の人間の外見を理解するだけでなく、足跡の化石に基づいて彼らがどのように移動したかを理解することもできます。

人類化石の時代分布

（画像出典：ロンドン自然史博物館より改変）

通り過ぎる：152万年前のスナップショット

2021年7月、クビ・フォラ遺跡で非常に見事な生痕化石層が発見されました。そこには、15個の人間の足跡、61個の鳥の足跡、30個の牛の足跡、3個の馬の足跡が密集して保存されていました。足跡化石がこのように密集していることは、この地域がさまざまな動物が水を飲み、餌を探していた場所である可能性を示しています。

研究者らは、保存された生痕化石の層と堆積物の上層および下層の調査に基づき、これらの足跡はトゥルカナ湖周辺の深さ数センチの水中で形成されたと推測した。足跡が形成された後、足跡は空気にさらされることはなく、常に水に覆われていました。数時間から数日以内に、上流の川が運んできた堆積物によってすぐに埋もれ、保存されました。これは、同じ地層に保存された足跡も、数時間から数日以内に形成されたことを意味します。

古人類学における数万年という時間スケールと比較すると、数日以内に形成され、同じ地層に保存された足跡化石は、数百万年にわたる人類の進化を記録する貴重なスナップショットです。

足跡化石の発掘現場

（写真提供：ケビン・ハタラ/チャタム大学）

数多くの足跡化石の中でも、古人類学者が最も関心を持っているのは人間の足跡です。

15個の人間の足跡化石のうち12個は同じ経路上に分布しており、これは人間が南から北へ毎秒約1.81メートルの速度で素早く歩いたときにできた足跡である。残りの3つの足跡は方向や位置が異なる孤立した足跡であり、3人の人物によって形成されたものと考えられています。

研究者らは、デュアルプレーンX線写真を使用して各足跡の3次元形態のコンピュータモデルを作成し、ソフトウェアを使用して足跡モデルを測定し、相対的なアーチの体積と親指の外転角度という2つの重要なデータセットを取得しました。研究者らはまた、これらの測定値を、340個の現代人の足跡、ナミビアのウォルビスベイで発見された完新世の現代人の足跡、タンザニアのラエトリで発見された366万年前の古代人の足跡、およびトゥルカナ盆地周辺の140万年から160万年前に遡るその他の古代人の足跡と比較した。

足跡化石の部分的な三次元復元。表面には、おそらく Leptoptilos falconeri の鳥の足跡と思われる多数の鳥の足跡も散在しています。

（写真提供：ケビン・ハタラ/チャタム大学）

研究では、3つの別々の足跡のうち2つが、現代人のものと類似した相対的なアーチ容積を持っていることがわかった。歩くときのことを思い出してください。片足で一歩踏み出し、着地するときには、まずかかと（足の裏）で着地し、次に足の裏全体で着地し、その後かかとを上げて前足部とつま先で体を支え、もう一方の足で次の一歩を踏み出します。

かかとや前足部で体を支えると、接触面積が小さくなり、圧力が大きくなり、残る足跡の深さも深くなります。足裏全体が地面に接すると、接触面積が大きくなり圧力が小さくなるため、足跡の深さも小さくなります。

そのため、現生人類が残した足跡は前後が深く、中央が浅いものとなっている。これにより、足跡化石のアーチ部分の膨らみが非常に顕著に現れ、測定値に比較的大きなアーチの体積として反映されます。これら 2 つの足跡の持ち主は、現代人の足のアーチの容積と似ており、かかと、足の裏、つま先を転がすという現代人と同様の足の動きのパターンを持っていた可能性がある。

現代人の足跡に似た化石の足跡

（写真提供：ケビン・ハタラ/チャタム大学）

同一人物による連続した足跡12個を測定したところ、足跡の相対的なアーチの体積は現代人のものよりはるかに小さいことが判明した。これは足跡の化石が全体的に平らで、アーチの位置の膨らみが目立たないことに反映されている。これは、これらの足跡の持ち主が、現代人や他の 2 つの孤立した足跡化石の持ち主とは大きく異なる移動パターンを持っていたことを示しています。

連続した足跡を形成する足跡、現代人の足跡とは全く異なる足跡化石

（写真提供：ケビン・ハタラ/チャタム大学）

足の親指の外転角度に関する研究では、研究者らは、連続した12個の足跡の親指の外転角度が全体として、現代人の足跡の親指の最大外転角度よりも約10°大幅に高く、最大で30°近くに達する可能性があることを発見しました。

同時に、歩くときの親指の位置はそれほど固定されていませんでした。データによると、同じ足（左足または右足）で形成された複数の足跡の親指の外転角度の最大値と最小値の差は、現代人の足跡の最大値10.6°よりも大きく、左足は15.9°、右足は19.1°でした。これはまた、連続した足跡を形成した古代人の足の形が現代人のものとは大きく異なっていること、つまり、親指の方が柔軟で、動くためのスペースが大きく、他の指からより遠くに離すことができることを意味します。

この時点で、これら 15 個の足跡は明らかに 2 種類の個人を表していることがわかります。 2つの孤立した足跡の持ち主は、現代人と非常によく似た歩き方をしており、形態的に似た足跡を残していた。連続足跡の所有者の歩き方や足の形は現代人とは大きく異なり、足跡の形も大きく異なります。

研究者らは、連続した足跡の形態を他の地域の古代人の足跡と比較した結果、タンザニアのラエトリで発見されたアウストラロピテクスがつけたと考えられている366万年前の古代人の足跡に似ていることを発見した。

アウストラロピテクスはより原始的なタイプです。ホモ・エレクトスとは異なり、樹上生活に適応しており、地上を歩く二足歩行の移動方法は人間とは大きく異なります。ホモ・エレクトスは樹上での生活をほぼ完全に諦めた。彼らは長い間地表に住んでいたため、二足歩行の方法の方が効率的でした。彼らの足の形や動き方は現代人のものに近かった。

タンザニアのラエトリで発見された化石化した人間の足跡のレプリカ。これらの足跡は現在アウストラロピテクスによって作られたと考えられている

（画像出典：Wikipedia/Momotarou2012）

この時点で、研究者の前に残された最後の、そして最も重要な疑問は、これら 2 つのまったく異なる足跡の所有者は誰なのか、ということです。最も簡単な方法は、これらの足跡化石が形成された当時、その地域にどのような古代人類が住んでいたかを調べることです。

研究者らは、足跡化石層から10メートル上にある火山凝灰岩の年代学的研究に基づき、この足跡化石層は約152万年前に形成されたと推測した。コウビ・フォラ遺跡から発掘された4種類の古代人類のうち、ホモ・ルドルフェンシスとホモ・ハビリスの化石記録は170万年前より古く、その後は姿を消しているが、ホモ・エレクトスとパラントロプス・ボイセイの化石記録は140万年前近くまで残っている。これは、152 万年前のこの時点でこれら 2 つのまったく異なる足跡を残した古代人類が、おそらくホモ・エレクトスとパラントロプス・ボイセイであったことを示しています。

調和の共存：古代人類の2つの生存戦略

これまでの化石年代学研究では、コウビ・フーラ地域におけるパラントロプスとホモ・エレクトスの分布が時間的に重なっていたことが示されていますが、異なる地層や場所で生成された化石間の時間差は数千年、あるいは数万年になる可能性があり、2人の古代人類がお互いに会っていたことを証明することはできません。

新たに発見された足跡化石により、この2つの種が同じ場所に現れた時期は、わずか数日、あるいは数時間に限られることが判明した。この足跡化石の空間的なコンパクトさ（数メートル以内）と時間的な即時性（数日以内）を考慮すると、より大きな空間的および時間的スケールに拡大した場合、両者が交差した確率はほぼ100％であると言えます。

160万～150万年前のトゥルカナ湖西岸で発見されたホモ・エレクトスの少年の復元図

(画像出典: Wikipedia/ネアンデルタール博物館)

実際、研究者たちはクビ・フォーラで160万年から140万年前に遡る人類の足跡化石も研究し、これらの足跡は現代人の足跡に似たものと、新たに発見された連続足跡に似たものの2つのカテゴリーに明確に分けられることを発見した。これは、足跡化石に基づくと、パラントロプスとホモ・エレクトスが160万年前から140万年前までの20万年間、今日のクビ・フーラ地域で共存していたことを意味します。この2人の古代人類はどのようにしてこれほど長い間仲良く暮らしてきたのでしょうか?

パラントロプス・バウマニの顔の復元

(画像出典: Wikipedia/Cicero Moraes)

これまでに発見された最も古い人類の化石は約280万年前に遡ります。ホモ・エレクトスはホモ属に属し、パラントロプス・ボイセイはパラントロプス属に属しており、両者の祖先は280万年以上前にすでに分岐していたことになり、152万年前よりも130万年近くも古いことになる。この長い期間の間に、二人のライフスタイルは大きく異なってきました。

以前の研究では、パラントロプス・ボイセイは強い顎と丈夫な歯を持っており、種子やナッツなど噛みにくい硬い食物を食べるのに適していたと示唆されている。しかし、2011年にパラントロプス・バウエンシスの歯の炭素同位体を分析したところ、パラントロプス・バウエンシスは主にC4植物を食べていた可能性があることが判明した。C4植物とは、スゲやアシなど、アフリカの草原や川や湖のほとりによく見られるさまざまなイネ科植物のことである。これらの植物は栄養価が低く、歯を摩耗させる珪質鉱物を含んでいるため、パラントロプス・バウエンシスの歯は摩耗に耐えられるようにエナメル質が厚くなされていた。

パラントロプス・ボイセイの顔の復元図を見ると、その頭蓋骨は現代人のものとは大きく異なっており、顎が大きく、歯が厚く、頭蓋骨の上部に矢状面の隆起があることが分かる。

(画像出典: Wikipedia/Cicero Moraes)

ホモ・エレクトスに代表される人類属は、長い進化の過程でさまざまな道具を巧みに使い始めました。彼らは肉を得るためにライオンやヒョウなどの肉食動物を狩ったり、残骸を探したりしていました。彼らはまた、石器を使って骨を割り、骨髄を吸い出しました。

タンパク質と脂肪を豊富に含む動物性食品はホモ・エレクトスの食生活において重要な位置を占めており、これらの栄養豊富な食品は脳の発達も促進していると言えます。

彼らは果物、種子、塊根などの植物性食品も食べており、食べ物を噛みやすくするために道具を使って予備加工していた可能性もある。そのため、食物を「細かく加工」することに適応したホモは、粗くて硬い食物を食べていたホモ・サピエンスよりも顎と歯が小さかった。顔も平らになりました。

ホモ・エレクトスの顔の復元 - トゥルカナの少年。頭蓋骨の形態は現代人のものと似ており、顔はより平らで矢状面の隆起はないが、全体的にはより頑丈である。

(画像出典: Wikipedia/Cicero Moraes)

同時に、160万年から140万年前の間、ホモ・エレクトスとパラントロプスが住んでいたクビ・フーラ地域は、川がよく発達したトゥルカナ湖のほとりに位置していました。このような環境は、比較的湿度の高い森林や、比較的乾燥した開けた低木林や草原など、多様な生息地を提供できる可能性があります。パラントロプスとホモ・エレクトスは、餌の好みに応じてさまざまな地域を動き回り、喉が渇くと時々湖に来て水を飲み、お互いに挨拶を交わしていた。彼らは互いに干渉せず、競争せず、調和して暮らしていました。

残念ながら、環境の変化により、パラントロプスは約数十万年後に絶滅しましたが、ホモ・エレクトスは道具の使い方に長け、より多様な食生活を送り、変化する環境にうまく適応することができました。ホモ・エレクトスは約60万年前までアフリカで生き延びていた可能性があるが、その後絶滅した。

しかし、ユーラシアとアフリカに生息するホモ属のより進化したさまざまなメンバー、すなわちホモ・アンテセッサー、ホモ・ハイデルベルゲンシス、ネアンデルタール人、デニソワ人、そして私たち人間は、すべてアフリカのホモ・エレクトスと関係があり、その歴史は100万年前にまで遡る可能性がある。つまり、ある意味では、ホモ・エレクトスは絶滅したのではなく、私たちを含めたさまざまな人類種へと進化したのです。

結論

152万年が経ち、トゥルカナ湖畔の足跡化石は当時の賑わいを今に留め、かつてこの地が繁栄していたことを物語っています。現在、この地域の生物学的景観は当時とは少し異なります。大きな鳥の足跡を残したホモ・エレクトス、パラントロプス・ボーエニ、アフリカコウノトリは絶滅して久しいが、その近縁種である現生人類とアフリカコウノトリは今もこの地域で活動している。

これらの古代の人類は互いにどのように交流したのでしょうか?周りの他の動物との関係はどのようなものでしょうか?足跡化石は、異なる人間同士や人間と動物との共存を証明することはできますが、動物同士の関係を示すことはできません。今後、これらの生物間の物語をより完全かつ明確に示す発見がさらに増えることを期待しています。

参考文献:

[1] ケビン・G・ハタラ他,足跡からみた前期更新世の人類の移動多様性と共有生息地の証拠。Science386,1004-1010(2024).DOI:10.1126/science.ado5275