地球上で最も古い脊椎動物が特定されました！ 「写真」もあります→

生命進化の歴史において、脊椎動物の進化は最も壮大な章の一つです。脊椎動物の起源は、常に最も興味深い科学上のホットスポットの一つです。

南京大学地球科学工学院の江宝宇教授の研究グループと、中国科学院南京地質古生物研究所の朱茂燕研究員が率いる「地球生命システムの初期進化」研究チームは緊密に協力し、5億1800万年前のわが国の澄江動物群の雲南動物が最も原始的な脊椎動物群であったことを確認した。この研究結果は7月8日、国際的に有名な学術誌「サイエンス」に掲載された。

雲南省昆虫生態回復地図。この論文は、中国科学院南京地質古生物学研究所の研究者である趙芳塵氏が監修し、楊定華氏​​がイラストを描いた。

雲南省の虫は、外見はナメクジウオに似ているが、その正体はかつて議論を呼んだことがある。

「進化生物学者は通常、現生の頭索動物であるナメクジウオの特徴に基づいて、脊椎動物の祖先は脊索、背側神経管、鰓裂を持つ後口動物の一種であると推測する。しかし、この脊椎動物の仮説上の祖先は、化石証拠によって裏付けられたことは一度もない」と、論文の共同責任著者で南京大学の教授である江宝宇氏は述べた。

江宝宇氏は、典型的な脊椎動物の特徴を持つ昆明産の魚とは異なり、雲南産のウミウシは形態的には頭索動物のナメクジウオに近いが、脊椎動物の起源と後口動物の系統樹における位置は常に議論の的となっていると述べた。

以前、中国の学者陳俊元氏らは昆明市海口地区で雲南虫の新たな標本を大量に発見した。研究者らは、これらの標本のより詳細な解剖学的構造に基づき、雲南生物を原始的な頭足類に分類し、その進化的位置は頭索動物のナメクジウオと脊椎動物のヤツメウナギの間であると信じた。この結果が発表された後、雲南省の昆虫の分類上の位置について学術界で白熱した議論が巻き起こった。

「雲南動物に保存されている軟部組織のさまざまな詳細に関するさまざまな学者の解釈に大きな違いがあるため、雲南動物は1991年に初めて報告されて以来、脊椎動物、頭索動物、半索動物、後口動物の幹グループ、さらには原始的な左右相称動物に分類されてきました。」江宝宇氏は、雲南省の分類上の位置をめぐる論争が、この種の重要な化石による脊椎動物の起源の定義に深刻な影響を及ぼしていると紹介した。

雲南省の虫の標本、化石の体長は3.9cm。写真提供：趙芳塵

雲南省の昆虫の咽頭弓の特別な特徴は、その正体を特定するのに役立つ

研究チームは、雲南虫の分類位置の謎を解くために、三次元X線断層撮影顕微鏡や走査型電子顕微鏡など、さまざまな現代の実験設備を使用し、これまで分類が疑問視されていた動物の一種である雲南虫を顕微鏡的観点から再検証した。形態学的には、雲南省のミミズは現代のミミズと多少似ています。体は横に平らになっており、長さは一般的にわずか3〜4センチメートルです。

研究者らは、雲南虫の標本127点を再分析することで、雲南虫の咽頭弓に立体的に保存された円盤状の細胞構造とタンパク質ミクロフィブリルを初めて発見した。これら 2 つの微細な構造は脊椎動物の細胞軟骨に特有であり、雲南省が原始的な脊椎動物であることを証明しています。

研究チームはまた、進化分析手法を用いて、雲南虫の正確な進化的位置をさらに特定した。分析結果により、雲南動物は脊椎動物の系統の中で、ホヤ類と他の脊椎動物の間にある最も基本的な位置にあることが確認されました。

雲南省の虫化石の咽頭構造。 （A）咽頭の全身写真。 (B～E) 咽頭弓の微細構造：咽頭弓の光学写真（B）、構造の模式図（C）、単一の咽頭弓の3次元X線CTレンダリング（D）、および咽頭弓内の炭素質残留物の走査型電子顕微鏡写真。化石に保存されたタンパク質ミクロフィブリルの形態構造を示しています（E）。この地図は論文の筆頭著者であるTian Qingyi氏によって作成された。

これまで議論の的となっていた雲南虫の第一鰓弓対に関して、研究チームは、新たな標本において第一鰓弓対に相当する位置に、他の後鰓弓と同じ円盤状の細胞構造、鰓糸、タンパク質ミクロフィブリルを発見した。そのため、雲南族は前から後ろまで互いに類似した7対の咽頭弓を持ち、すべて細胞軟骨を持っていました。

「雲南虫に似た7対の鰓弓の発見は、19世紀に解剖学者が提唱した脊椎動物の鰓弓の相同性に関する仮説を支持するものだ。つまり、魚類の鰓弓は上顎弓と舌弓の原型であり、脊椎動物の上顎弓と舌弓は後鰓弓と連続した相同構造であるというものだ」と江宝宇氏は述べた。

ユンナンゾーンの進化的位置と様々な脊索動物の咽頭頭骨の形態の比較（上から下へ、ナメクジウオ、ユンナンゾーン、オピストケラス、ヤツメウナギ、サメ）。論文の第一著者であるTian Qingyi氏が地図を作成した。

雲南虫の籠型咽頭頭骨は脊椎動物の祖先咽頭頭骨の形態を裏付けている。

江宝宇氏は、この研究のもう一つの重要な新発見は、雲南虫の7対の咽頭弓が腹側と背側の端で一対の水平軟骨によって接続され、バスケットのような咽頭頭骨を形成していることだと考えている。

「バスケット型の咽頭頭骨は、現生の無顎脊椎動​​物と化石の無顎類の真上科魚類の典型的な特徴です。しかし、カンブリア紀後期のスプリッジクティス類と有顎脊椎動物の咽頭頭骨は、一連の分離した軟骨棒で構成されています。」蒋宝宇氏は、ポスト・スプリギクティスの咽頭頭骨のこの特徴が、脊椎動物の祖先の咽頭頭骨の形態について論争を引き起こしていると述べた。ユンナノゾーンはより早く出現し、脊椎動物の中で最も基底的な位置にあったが、その咽頭頭骨の特徴は、籠型の咽頭頭骨が古い祖先の特徴であることを裏付けている。

雲南省は現生脊椎動物の最も古い近縁種として、脊椎動物の起源と初期進化を明らかにする重要な証拠を提供し、脊椎動物の顎の進化やその他の重要な特徴の探究に大きな影響を与えると考えられます。

この成果は、サイエンス誌の評論家からも高く評価されました。「これは科学への大きな貢献であり、古生物学における重要な論文となるでしょう。これは、解剖学的構造に関する待望の、そして最も信頼できる化石証拠を提示し、カンブリア紀の幹脊椎動物に関する論争の的となっていた問題を解決しています。彼らが提示した情報は、今後何年も高解像度の研究を行っても超えることが難しい画期的な成果です。」

出典：科技日報

著者: 張 金峰

編集者：ウー・チオン

レビュー: 王飛

最終審査員：陳磊