人間の想像を遥かに超える！ 5億年以上前、「海綿動物」が海底を泳いでいた？

□ 馮 衛敏

海綿動物は動物界で最も原始的な多細胞後生動物です。それらには真の組織や器官はなく、細胞の分化だけがあります。最近、中国科学院南京地質古生物学研究所が率いる国際研究チームが、国際科学誌「ネイチャー」に、約5億5000万年前の海綿動物の化石を発見したとする論文を発表した。これにより、約5億3900万年前のカンブリア紀（5億3900万年前～4億8500万年前）に最初に出現した海綿動物の化石記録が、先カンブリア紀（46億年前～5億3900万年前）の終わりまで前進し、海綿動物の起源と初期の海綿動物の進化の謎を解明するための重要な基盤がもたらされました。

海綿動物は長い進化の歴史を持ち、化石も豊富ですが、主に顕生代（5億3900万年前から現在まで）の地層で発見され、骨針の形で保存されています。骨針は骨格に相当し、ガラス繊維状の珪質骨針とカルシウム骨針があります。貴州省の翁安生物群の発見以来、先カンブリア時代後期の海綿骨の化石が時折報告されてきたが、その後の研究ですべて否定されている。では、先カンブリア時代の海綿動物は本当に存在したのでしょうか?分子生物学の研究と包括的な分子時計の推測によると、海綿動物の起源と分化は約 7 億年前であると考えられます。カンブリア紀以前の海綿動物の化石記録は少なく、ほとんどが議論の的となっている。

有機化学の研究により、海綿動物はこれまで考えられていたよりも長く生き延びていたことも明らかになった。 2018年、国際科学誌「ネイチャー・エコロジー・アンド・エボリューション」は、オマーンなどの岩石から26-メチルスティグマステランステロイド化合物が発見されたことを紹介した。これはスポンジでのみ合成できる化合物です。これに基づくと、バイオマーカーは、海綿動物が6億6000万年から6億3500万年前にはすでに海底に存在していたことを示しています。

2021年にネイチャー誌に掲載された論文によると、カナダの地質学者エリザベス・ターナー氏がカナダのノースウエスト準州のマッケンジー山脈で8億9000万年前の海綿動物の化石の痕跡を発見したという。エリザベス・ターナーは、顕微鏡で暗いストロマトライトを観察していたところ、予想外に、互いに絡み合った多数の白い樹枝状の線を発見しました。これはスポンジンと呼ばれる海綿細胞から分泌される特殊なタンパク質です。海綿動物の骨格が消失し埋没する過程で、徐々にカルシウム鉱物に置き換わり、最終的に中空の管状構造を呈する可能性がある。

私の国では、わずか2mmの大きさで約6億年前の貴州海綿動物の化石が発見されました。約5億5000万年前に遡る巨視的な海綿動物の化石の発見は、先カンブリア時代に海綿動物が存在していたことをさらに証明するものである。
生物鉱物化に関する研究により、骨格の非生物鉱物化は鉱物化の初期段階である先カンブリア時代に出現したことがわかっています。わが国の陝西省寧強市で発見された多数の有機管状殻化石は、生物骨格化の主要な産物であると考えられています。これらの殻化石の表面には、他の生物がかじったためにできた丸い穴が残っていることがよくあります。したがって、骨格化の原因の 1 つは、生物学的捕食と関係していると思われます。

新たに発見された螺旋格子海綿動物は、六極海綿動物に類似した形態学的特徴を有する。たとえば、放射状に対称な円錐状のボディ表面は、正正方形で構成されており、この正方形は二次正方形に細分化でき、二次正方形はさらに小さな正方形に細分化できます。この特殊な構造は、形態と構造において古生代の六葉海綿動物と非常に類似していますが、前者の螺旋格子は有機的であるのに対し、後者は鉱化した骨針で構成されています。これは、海綿動物が先カンブリア時代と顕生代という 2 つの異なる地質学的段階において異なるバイオミネラル化特性を持っていることを反映しています。

らせん格子状の海綿動物の化石の発見は、非生物鉱物化海綿動物が先カンブリア時代に存在していたが、生きた海綿動物のすべての特徴を備えていたわけではないことを示しています。この発見はまた、六脚類海綿動物の初期の進化において、有機物を使ってネットワーク骨格を構築する段階があった可能性を示唆している。カンブリア紀になって初めて、彼らはバイオミネラリゼーションの能力を獲得し、既存の有機骨格にミネラルを加えて、複雑なミネラル化した骨針で構成された骨格を形成しました。

海綿動物は非常に原始的なため、温度変化や酸素レベルに鈍感で、絶えず水を濾過し、死んだ生物から栄養分を抽出することができます。そのため、地球上で災害が発生した後、海綿動物は生物学的回復の先駆者として行動できるだけでなく、災害後の海洋生態系の修復という重要な任務を担うこともできます。同時に、海綿動物は先カンブリア時代後期に後生動物の礁の構築に参加した最も初期のメンバーであり、顕生代における後生動物の礁の構築において主導的な役割を果たしました。

新たに発見された海綿動物の化石は、先カンブリア時代の生物界における海綿動物の地位と役割をさらに明らかにし、生物鉱物化の観点から2段階の進化過程を示しています。

（著者は中国科学院南京地質古生物学研究所の研究員であり、南京古生物学博物館の名誉学芸員である）