まだ体型に不安がありますか?豊富な肉に頼って大量絶滅に抵抗した彼らの姿をご覧ください。

制作：中国科学普及協会

著者: 顧明迪連 (ポピュラーサイエンスクリエイター)

プロデューサー: 中国科学博覧会

貝殻と言えば何を思い浮かべますか？焼き牡蠣、蒸しホタテ、スパイシーフライドクラム、茹でマテ貝でしょうか?

多くの人の印象では、貝殻のイメージは食べ物と密接に結びついていますが、これは欲張りだからではなく、人間に共通する印象です。人類は毎年1,600万トン以上の軟体動物を食べており、その70%は二枚貝です。

二枚貝の肉は、東アフリカの初期の人類が海岸の貝類を食べていた頃から、人類の食料源となってきました。貝類は水を濾過し、他の生物が体内で利用できない大量の植物プランクトンや動物プランクトンを吸収し、栄養価が高く、柔らかくてサクサクした貝肉に変え、人間の食卓に運びます。

牡蠣は殻の中にふっくらと肉が詰まっています。

（写真提供：veer）

初期の腕足動物と二枚貝

しかし、こんなに豊富な貝殻を食べられるのは、実はとても人間にとって幸運なことなのです。生命の出現以来2億年以上にわたり、海の主な濾過摂食動物は二枚貝ではなく、「腕足動物」と呼ばれる別の種類の生物でした。

一見すると、腕足動物と二枚貝は非常によく似ています。どちらも中に肉の入った石灰質の殻を2つ持っており、どちらを食べても同じくらいの違いがあるように思えますが、その違いはまさに肉にあります。

二枚貝の殻は、よく発達した柔らかい体を持ち、豊富な筋肉、内臓、水道管が外套膜に包まれています。薄くて硬い外套膜、貝柱の甘み、内臓のコク、水管のシャキシャキ感が合わさって貝の美味しさが生まれます。

腕足動物はまさにその逆です。殻は非常に厚いですが、中には肉がほとんどありません。食べられない硬い腕とそこに生えている濾過用の巻きひげが殻の内部空間の3分の2を占め、筋肉や内臓は隅に押し込まれており、食べられる部分の割合は哀れなほど少ない。

腕足動物（左）と二枚貝（右）の比較。肉の量の違いが分かります。腕足動物の体の大部分を占める灰色の手首冠と繊毛は食べられないことに注意してください。

(画像出典: Quora)

海洋動物は人間の食用のためだけではなく、自らの生存のためにも肉を育てます。肉には生理的に活性な細胞が含まれています。肉が多ければ多いほど、代謝率は速くなります。肉厚な二枚貝は、細い腕足動物に比べて代謝率が3倍から10倍もあり、より多くの子孫を産むことができます。

ホタテ貝の身と殻

(画像出典: Wikipedia)

しかし、二枚貝と比べると、腕足動物には「年長者」という利点がある。

5億4000万年前のカンブリア紀には、濾過摂食する腕足動物が地球上に出現しました。数億年かけて、彼らは極めて大きな数に増殖し、先行者利益を獲得しました。当時、初期の二枚貝は、2つの殻を持つ小さなカタツムリのように泥の中に潜り、泥の中の有機物を食べて生活していました。 4億8000万年前のオルドビス紀に、ついに緊密な鰓弁と食物を濾過する能力を備えた結合鰓が進化した時には、海底の腕足動物はすでに極めて大量に増殖していた。

肉質の二枚貝は代謝が速いとはいえ、腕足動物の圧倒的な数的優位性の前では依然として取るに足らない存在である。しかし、大量絶滅によってこの状況は永久に変わりました。

絶滅の危機に瀕する地球上の生命の変化する状況

2億5200万年前のペルム紀末に、地球上で最大の生命絶滅が起こりました。シベリアの超巨大火山が大規模に噴火した。大量のマグマが周囲の生物すべてを飲み込んでしまった。放出された二酸化硫黄、煙やほこりによってもたらされた酸性雨、そして寒さが海洋環境に深刻な被害を与えました。世界は凍りつき、海面は急激に低下しました。二酸化硫黄の影響の後、それに続く二酸化炭素が最後の一群の生物を捕獲しました。

この絶滅の後、二枚貝はすぐに腕足動物の数を上回り、世界中のあらゆる地域を支配しましたが、腕足動物は以前の繁栄を取り戻すことはなく、最終的には暗くて寒い地域でしか生きられなくなり、海の周縁的な要素になりました。

両者の地位の変化の原因は何だったのでしょうか?

ペルム紀末の大量絶滅、大規模な火山噴火をシミュレーションする

(画像クレジット: José-Luis Olivares/MIT)

当然、人々は競争について考えます。

腕足動物と二枚貝は形態が似ており、生活様式も同じですが、肉質に関しては二枚貝の方が大きな利点があります。彼らの強力な筋肉は、敵を避け、より良い食料源を見つけるために、掘ったり、パドリングしたりする動作を可能にします。水嚢の筋肉は強い水流をかき混ぜ、より多くの食物を濾過し、より速い成長と繁殖率を達成し、より多くの子孫を産むことができます。

このため、1860年代頃から科学者たちは、両者は競争関係にあり、生理学的に優位性のある二枚貝が競争を通じて分布域を拡大し続け、腕足動物の生息空間を圧迫し、次第に劣位の腕足動物を「駆逐」してきたと推測するようになった。

しかし、推測と「常識」に基づくこの仮定は、最近疑問視されるようになりました。化石証拠が増えるにつれて、科学者はより広い視点から問題を考察できるようになります。

最近、中国地質大学（武漢）の博士課程学生 Guo Zhen 氏と Chen Zhongqiang 教授は、英国ブリストル大学の Mike Benton 教授と博士課程学生 Joseph Flannery-Sutherland 氏と共同で、巨大な古生物学データベース（PBDB）と数千点の化石に基づき、ペルム紀-ペルム紀大量絶滅イベントの前、最中、後の腕足動物と二枚貝の種の変化とその後の進化を再構築しました。

研究によれば、腕足動物は大量絶滅で大きな打撃を受け、二枚貝もいくらかの損失を受けたものの、腕足動物目より上位の主要分類群の大規模な絶滅はなかったことが分かっています。この大量絶滅では、腕足動物は二枚貝よりもはるかに深刻な被害を受けた。

大量絶滅の後、二枚貝の種の数はすぐに回復し始め、三畳紀の最初の1000万年間に多数の新しい種が進化しました。しかし同時に、腕足動物は絶望に陥ることはなく、また大きな生命力で新たな種類へと再進化しました。しかし、三畳紀の始まりから200万年後のオレネキアン期に、腕足動物は再び大規模な絶滅を経験しました。回復したばかりの個体数は再び減少し、二枚貝が絶対的な優位性を獲得しました。

しかし、二枚貝の優位性は腕足動物を抑制することはなかった。彼らは中期三畳紀と中期ジュラ紀に回復し、白亜紀には海洋で安定した存在となり、恐竜絶滅後の新生代にさらに繁栄し、南大西洋西部の熱帯大陸棚の個々の湧昇環境で極めて豊富になり、二枚貝と腹足類を合わせた数を上回りました。

もし両者が競争関係にあったとしたら、二枚貝の多様化が同時に腕足動物の回復率を抑制し、最終的には二枚貝の多さによって腕足動物が空間から押し出され絶滅することになるだろう。しかし、真実はその逆です。

二枚貝（オレンジ）と腕足動物（紫）の属数の変化を示す曲線は、腕足動物がペルム紀末期に深刻な打撃を受けたが、絶滅後も属数が継続的に減少するのではなく、増加した時期があったことを示しています。

（画像出典：参考文献[1]）

大量絶滅に抵抗する生理学的利点

ほとんどの場合、二枚貝と腕足動物は「繁栄を皆で分かち合う」関係にあります。どちらも同じ空間と食料資源を必要とし、環境が変化すると、自然に両方とも同時に繁栄し、衰退します。脳を持たず運動能力も低い濾過摂食動物であるため、両者の間には競争はあるものの、捕食動物間の競争ほど血なまぐさいものではない。それはむしろ、隠された食べ物と場所をめぐるカジュアルな戦いです。

通常、食料資源が豊富な海は、両方の種類の生物を受け入れることができます。二枚貝と腕足動物は、異なる地域に生息することも、一緒に生息することもできます。海流に乗って一緒に餌を食べ、お互いにほとんど影響を与えることなく、海底のそれぞれの領域を占有します。しかし、大量絶滅や海洋環境の悪化が起これば、私たちは自らの力に頼らざるを得なくなります。

残念なことに、肉が欠如しているなど腕足動物の生理学的欠点により、大量絶滅に抵抗することが困難になっています。ほとんどの腕足動物は完全に固着性で、肉質の茎や殻の棘を使って堆積物や硬い基質に固定し、変化しない姿勢で生活します。

現代の腕足動物 Liothyrella neozelandica は、ニュージーランドの海面下の崖に密集して分布しています。

(画像提供: Ryan Photographic)

筋肉質の二枚貝は主に海底に生息する移動性の高い「穴掘り専門家」で、身を守るためにさまざまな深さに穴を掘り、泥の中に埋まったまま餌や酸素を含んだ水を殻の中に取り込むために「水パイプ」と呼ばれるストローのような構造を発達させている。

他の二枚貝、特にホタテ貝は、貝殻を閉殻筋を使って素早く開閉する泳ぎ方を進化させ、危険や捕食者から逃れる能力を大幅に高めています。

ザルガイの筋肉質の足は強くて長く、鎌のような形をしており、捕食者や厳しい環境を避けるために砂の上を素早く移動できるだけでなく、シャキシャキとして甘く、柔らかくておいしい味もします。

(画像出典: Quora)

大量絶滅直後のオレネキアン期には、強い温室効果により地球の気温が約8～10℃急上昇し、それが約500万年続いたため、海水中の溶存酸素が極端に低くなり、それ以来多くの海洋生物が姿を消しました。その中で、腕足動物は特に大きな打撃を受けた。

理由は肉がないからです。

厚い殻は酸素の拡散を妨げ、小さな体では水の流れを促して呼吸を速めることはほとんどできず、ましてや自ら進んで動くこともできないため、その場に動​​けずに窒息死するしかない。

対照的に、二枚貝は殻が薄く肉が厚く、その強力な筋肉によって強い水流をかき立てることができます。ショッピングモールで貝から水をかけられたことがある人は、これを経験したことがあるはずです。多くの二枚貝の殻には、水が通過して新鮮な酸素を取り込むことができる小さな孔がたくさんあります。災害時には、これらの能力が低酸素症の悩みを軽減する魔法の武器となります。

砂の中に埋もれた斧の形をしたハマグリ。呼吸と濾過に使われる 2 本の長くて筋肉質の管が露出しています。

(画像出典: Wikipedia)

同時に、腕足動物は依然として酸素不足に苦しんでいました。多数の個体が絶滅しただけでなく、生き残った個体も低酸素環境に適応するためにその大きさを縮小せざるを得ませんでした。高温と酸素不足に対する不耐性は、最終的に壊滅的な結果をもたらしました。この大量絶滅イベントの間、幼生が長期間浮遊する腕足動物は完全に絶滅し、地球全体に再び広がる能力がほぼ失われました。

移動性の低い動物の場合、プランクトン期間の長い幼生が底生生物による分散の最優先対象となります。彼らは長時間水中に浮かんでいて、海流に乗って長距離を運ばれ、全身では決して到達できない遠い場所に到達できます。

二枚貝にはこのような幼生がいます。 1 か月から 1 年以上の移動期間中、幼生は水流に乗って最大 4,500 キロメートル近く漂流することがあります。これは太平洋の 4 分の 1 を横断する距離に相当します。これにより、二枚貝は生存可能なより多くの地域に定着できるようになり、世界中に広範囲に分布するようになりました。

しかし、ペルム紀の絶滅後、生き残った石灰質腕足動物は、短命のプランクトン幼生を持つものだけだった。卵黄を栄養源として利用し、食べることはありません。彼らは数日間水中に浮かんでいた後、底に落ち着いて固定され、動かなくなります。浮遊期間が短いということは、子孫が通常、親から数千メートル以内にしか定着できないか、親と密接な関係を保つことができないことを意味します。

このタイプの利点はその排他性です。狭い領域に密集したグループを形成し、そこにあるほぼすべての食料資源を占有し、他の濾過摂食者との競争を排除することができます。しかし、これはグループ間の深刻な「退化」にもつながり、グループ間で食料資源をめぐって競争することになります。殻の変形がよく起こり、親が子孫を圧迫して窒息死させることもあります。

さらに重要なのは、幼虫が長距離に拡散することが困難なため、その分布範囲が著しく制限されることです。新たな絶滅の波が来るたびに、分布域が狭い腕足動物は壊滅的な打撃を受ける可能性が高い。この2つは絡み合って、将来的には海洋で二枚貝が優勢になるという結果になる。

一連の絶滅事件の後、ほとんどの石灰質殻を持つ腕足動物は、冷水と低光量の環境でしか生息できなくなりました。これらの環境は比較的安定しており、絶滅事件の影響は少ないですが、栄養が乏しいです。これは、彼らが海の中で限界種になってしまったことを意味し、以前のような豊かさを取り戻す可能性はほとんどない。

同時に、二枚貝の数も増加しており、現在では世界中の海のあらゆる場所で見られるようになっています。肉質が豊かで、ふっくらと柔らかく、ジューシーなその肉は、数え切れないほどの大量絶滅を生き延びるのに役立ち、また最も入手しやすい肉源として何世代にもわたって人類に食料を提供してきました。

揚げハマグリは私の国で最も一般的で、最も多く生産されている貝類です。

（写真提供：veer）

結論

世界中の海岸沿いや文明の遺跡で発見された貝殻から、ローマ人が手にした光り輝くアスパラガス、『私のおじさんジュール』で優雅に吸い上げられた牡蠣、現代文明の海岸沿いに続く養殖場まで、数え切れないほどの二枚貝が歴史において重要な役割を果たし、何万年もの間、世界に数え切れないほどの食料、貝殻、真珠を提供してきました。この大量絶滅がなければ、これらはすべて存在しなかったでしょう。

つまり、この大量絶滅は当時の生物にとっては大惨事だったが、私たち人間にとっては必ずしも悪いことではなかったのです。自然は本当に素晴らしいですね。

参考文献:

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