殻に肉、殻に肉…古代イカの近縁種で、やがて「筋状の肉」に成長する

自然界では、動物の硬い構造は基本的に 1 層しかありません。

カニやエビの殻は固くて噛みにくいですが、殻を剥くと骨のない身が入っています。豚肉や鶏肉は外側に骨がないのでそのまま食べることができますが、内側にはそれを支える非常に硬い骨があり、注意しないと骨片を噛んでしまう可能性があります。イカはさらに便利で、硬い嘴とビニールシートのような長い帯だけを取り出し、硬いものが残らないので、むさぼり食うことができます。

エビ、カニ、カタツムリ、貝などの無脊椎動物は肉が殻に包まれていますが、脊椎動物は肉が「殻」に包まれています。最初に殻を剥くか、後で骨を取り除くかは、手間がかかるのは一度だけです。殻の中に肉、肉の中に殻、そして殻の中に肉という「入れ子構造」を持つ厄介な生物は少ないが、イカの太古のいとこであるアンモナイトはそんな奇妙な種である。

ほとんどの無脊椎動物は、殻を剥がすと硬い部分が残りません。著作権画像、転載禁止

1. 肉で包まれた殻：防御のための「鎧」を追加

アンモナイトは軟体動物門頭足動物綱に属します。現代のイカと同様に、10本の長い触手を持つ軟体動物で、触手の後ろにはイカのような目、頭、そして長い円筒形の体があります。

イカとは異なり、長いキチン板を持っていません。代わりに、イカの管の外側に大きなカルシウムの硬い殻があり、殻に包まれた肉の構造を形成し、イカの頭を持つオウムガイのように見えます。

オウムガイによく似ていますが、イカと同じ祖先を持ち、カンブリア紀にオウムガイから分かれて独自の進化を始めました。したがって、それらは、殻を持たないか、内部にのみ殻を持つイカ、コウイカ、タコなどの鞘状動物に近いと言えます。

アンモナイトはイカの頭を持つオウムガイのようなものです。画像出典: Wikipedia

アンモナイトとイカが同じ祖先を持つのなら、なぜアンモナイトには殻があり、イカには長いキチン質のシートしかないのでしょうか?これは、異なるライフスタイルに適応するために両者が行った選択です。

アンモナイトは比較的重い殻を保持しており、殻によって保護されていたにもかかわらず、その重さの負担のために速く泳ぐことができませんでした。イカは速く泳ぐ生活に適応しています。進化の過程で、祖先は徐々に体の柔らかい部分を外側に折り曲げ、外側の殻を体に巻き付け、殻で肉を包んだ構造を形成しました。

このように、彼らは滑らかで柔らかい体を使って水の流れに逆らって、抵抗を減らしてスピードを上げます。外殻が内殻になると体を守る機能が失われ、またその重さがイカの遊泳速度にも影響するため、進化の過程で徐々に退化していきます。現在、イカの本来の殻の細長い部分だけが残っており、これは重量を最小限に抑えるために筋肉を付着させるためだけに使用されています。

アンモナイトやイカの祖先も共存していました。この写真は、イカの祖先であるアンキスイカ（右）がアンモナイト（左）を捕食している様子を描いています。画像出典：参考文献[6]

太古にはアンモナイトの殻を破壊できる生物はほとんどいなかったため、アンモナイトは大量に増殖しました。彼らの個体数は魚類を上回り、海洋で最も個体数の多い種となった。

しかし、白亜紀に入って、現代の装甲魚類やカニ類などの進化に伴い、アンモナイトの「装甲」の防御力は徐々に弱まり、その重さで泳ぐことが制限され、競争において次第に不利になっていった。

アンモナイトは種族を救うためにさまざまな策略を駆使しました。中には、巨大な体を使って捕食者を追い払い、より大きく成長する者もいました。中には、甲羅をねじって海藻にぶら下がり、獲物を待つものもいました。そして、数匹のアンモナイトは仲間のイカのやり方を学んで、殻から柔らかい部分をひっくり返そうとしました。

彼らは最善を尽くしましたが、その試みは満足のいくものではなかったようです...

ひだのあるアンモナイトの化石。殻はねじれたソーセージに似ています。画像出典：参考文献[2]

2. 殻に包まれた肉：民族危機における改革の試み

ロシアのアプチアン地層で、科学者たちは白亜紀 - 更新世のアンモナイトの化石を発見した。その化石には完全な殻 3 つと殻の破片約 100 個が含まれていた。彼らは、このアンモナイトが他のアンモナイトとは非常に異なっていることに驚きました。

このアンモナイトの殻は、おそらく自身の重量を減らすため、真ん中で壊れていますが、内部の流体パイプラインは壊れた部分ではまったく接続されておらず、開いたままで、海水と直接接触しています。普通のアンモナイトであれば、体液の喪失により死んでいたはずですが、このアンモナイトには死の兆候が見られませんでした。その理由はただ一つ、化石の中に保存できなかった柔らかい部分が骨折部を閉じてしまったためだ。

下の図に示すように、しばらくすると、このアンモナイトの外殻が割れ、その亀裂は新たに成長した第 2 および第 3 の垂直殻の背面壁によって閉じられました。これら 2 つの垂直殻は、最初の垂直殻の破断部で厚くなり、中央まで伸びて破断部を取り囲んでいました。科学者たちは、囲まれた部分で、外殻が壊れたときに生じた多数の破片も発見した。それらは、後に成長した新しい殻の中にも保存されており、これらの破片を包み、剥がれ落ちるのを防ぐ何らかの組織があったことを示している。

アンモナイトの最初の垂直殻（dw1）が壊れ、多数の破片（f）が現れています。液体注入パイプ（sip）は開いており、第 2 の垂直シェル（dw2）と第 3 の垂直シェル（dw3）の背面壁が厚くなったときにのみ閉じます。画像出典：参考文献[1]

さらに、アンモナイトの殻の外側には軟体部を支える微細構造もいくつか存在します。壊れた殻壁には殻の一部を貫通する直径約 1 mm の小さな穴があり、外界とつながっている可能性があります。

同時に、殻には大きな筋肉が付着した長く鋭い痕跡が残っています。痕跡は成長線から遠く離れており、殻口に比較的近いことから、軟体の根は殻口に非常に近いところに付着している可能性があり、そのほとんどは殻口の外側に位置していることが示唆されます。

アプチアンモナイトの一種であるアコネセラスは、殻の外側に筋肉の痕跡が付着しており、殻の周りに肉が巻き付いている可能性がある。アコネセラスの「殻に包まれた肉」構造はこれに似ているかもしれません。画像出典：参考文献[2]

さて、私たちはそれらがどのようなものか想像することができます。イカの皮で包まれたオウムガイのようなもので、肉が殻で包まれ、さらに肉が殻で包まれる構造になっています。一番外側の柔らかい体が殻を保護し、殻が内臓を保護します。

それでもまだ想像がつかないなら、スッポンを食べる過程を思い出してください。一番外側の層は柔らかくて粘り気があります。スカートを食べてみると、中は硬い肋骨でできた殻になっています。殻を開けると、内臓も肉も新鮮でまろやかで柔らかく、言葉では言い表せないほど美しいです。ここまで進化したアンモナイトなら、同じ味になるのかな。

アンモナイトは、肉が甲羅に包まれ、肉が甲羅に包まれた構造を持つ亀を想像することができます。画像出典: Wikipedia

3. 肉で包まれた殻、肉で包まれた殻：結局は保守主義が勝つ

しかし、まだ終わっていません。

イカは外殻を内部に取り込み、それを長いキチン質のシートに退化させて重量を減らし、速度を上げますが、アンモナイトは柔らかい殻の上に新しい殻を成長させます。

貝殻は主に有機物が豊富な真珠層の薄い層で構成されています。一般的なアンモナイトの殻の口の部分にある真珠層には、硬い柱状の層構造が多く含まれ、殻の強度を高めるために有機物が少なく、これは外部に露出した殻に必要なことです。

しかし、アンモナイトの殻口の柱状層は真珠層がわずか 2 ～ 3 層で、完全に成長した殻の真珠層よりも 35 倍も薄いのです。

オウムガイの殻マクロクローズアップ（Csphoto 撮影）

代わりに、アンモナイトの殻口には、ロシアの入れ子人形のように、小さな殻の中に大きな殻がある、外側に追加の殻層があります。

一般的なアンモナイトでは、殻口に近づくにつれて、アンモナイト殻内の真珠層の成長線は殻口に向かってどんどん傾斜しますが、プリーツアンモナイトの外殻層の成長線は殻口と反対方向に傾斜しており、これは一般的なアンモナイトとまったく逆です。

軟体動物の殻は、動物の皮膚に相当する外套膜から段階的にしか成長できないため、成長線は成長方向のみを指すことになり、この前殻層が通常の殻とは逆方向に成長していることがわかります。したがって、それは、かつてのイカのように、少なくとも部分的に軟組織で覆われた殻から伸びて殻を囲む外套膜によってのみ作られます。

アンモナイトの付加殻の成長線は、通常の殻の成長線とは逆方向を向いています。画像出典: 作者による描画

これらのアンモナイトの殻は退化していませんでした。代わりに、柔らかい殻の外側に余分な殻の層が成長しました。その結果、体重は軽くなるどころか、重くなってしまいました。それで、彼らの目的は何でしょうか?より深い水に入る。

アンモナイトの柔らかい被覆層と外殻層が元の外殻を覆い、外側の鉄の鎧と内側の柔らかい詰め物からなる装甲パターンを形成します。これは古代の複合鎧のようなもので、鉄の鎧の中に革の鎧が付いており、鉄の鎧の強度を大幅に高めることができます。この構造により、より大きな水圧に適応し、深水環境で殻が押しつぶされるのを防ぐことができます。

アンモナイトの復元図では、殻の外側の柔らかい外套膜が内殻（暗い部分）を包んでいることが示されており、外套膜の外側に別の殻の層があることがわかります。画像出典：著者による描画

アンモナイトの肉が殻で覆われた後、肉の外側にさらに殻の層が形成され、殻が肉を覆い、殻が肉を覆うという構造が形成されました。写真の青い部分は殻を表し、赤い部分は肉を表しています。画像出典：著者による描画

しかし、そうすることで、彼らは現代の生物には類似するものがない、肉の中に殻があり、その中に肉があり、さらにその中に殻があるという奇妙な構造を形成した。

同様の例を挙げるとすれば、カニです。カニの表面の殻を剥くと、カニの卵巣（アンモナイトの肉の皮の層）が少し食べられますが、さらにもう一層の殻の下に肉が隠れています。食べるとなると、丁寧に面倒くさがって殻を剥かなければならず、中には割れた殻が時々あって歯を痛めてしまうことも……。考えてみると、決して食べやすい食べ物ではないのです。おそらく当時の捕食者もアンモナイトについて同じことを考えていたのでしょう。

科学者の間では、更新世のアンモナイトに内部殻があったかどうかについてまだ意見が分かれているが、更新世のアンモナイトなど他のアンモナイトには内部殻があった可能性がある。

いずれにせよ、殻を内部に取り込むことで体重が減ると思っていたのに結局は体重が増えてしまったこの生物は、噛む力がますます強くなる捕食動物の進化の歴史の中で生き残ることはできなかった。彼らの試みはすぐに失敗し、アンモナイトはイカのような内殻を持つ生物に進化することはなかった。

結局、白亜紀末の大量絶滅によって海洋は酸性化し、殻を持つ生物は大きな損失を被りました。アンモナイトの小さなプランクトン幼生はさらに大きな影響を受け、アンモナイトはすべて絶滅したが、幼生が大きく抵抗力の強いオウムガイや、殻が退化して酸性化の影響が少なかったイカは今日まで生き残っている。

アンモナイトはイカと一緒に生き残るチャンスがあったのに、間違った方向に進み、途中で諦め、さらには最後の最後で失敗してしまったのは残念です。

参考文献:

[1]DOGUZHAEVA L、Mutvei H. Ptychoceras-切断された殻と変化した超微細構造を持つ異形のリトセラティッド（軟体動物門：アンモノイデア）[J]。パレオントグラフィカ。 Abtailung A、Paläozoologie、Stratigraphie、1989、208(4-6): 91-121。

[2]Doguzhaeva LA、Mutvei H. 一部のアンモノイドにおける「内旋光性実験」を示す追加の外殻層[M]//アンモノイド古生物学：解剖学から生態学まで。 Springer、ドルドレヒト、2015: 585-609。

[3]Doguzhaeva L、Mutvei H. 半内殻または内殻を示す白亜紀アンモナイトの構造的特徴[J]。系統学協会特別号、1993年。

[4]Kakabadzé MV、Sharikadzé MZ.異形アンモナイト（ヘテロコン、アンシクロコン、プチココン）の生活様式について[J]。ジオビオス、1993、26：209-215。

[5] Hoffmann R、Slattery JS、Kruta I、他。異形アンモナイト古生物学における最近の進歩[J]。生物学レビュー、2021年、96(2):576-610。

[6] Klug C、Schweigert G、Tischlinger H、他。失敗した獲物か、それとも特異な壊死か？ドイツのアイヒシュテットで発見された後期ジュラ紀のアンモナイト軟体動物で、完全な消化管と雄の生殖器官が付属している[J]。スイス古生物学ジャーナル、2021年、140(1):1-14。

著者｜米一連

この記事は中国科学普及協会が作成し、中国科学普及博覧会が監修しています。

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