324万年前の24の付属肢を持つ動物の化石は、昆虫が陸地を征服する進化の過程を明らかにする

要約:

新しい研究は、生命が水から陸に移動するプロセスはこれまで考えられていたよりも複雑である可能性があり、関与する種はより多様である可能性があることを示しています。中国科学院南京地質古生物学研究所は、英国、米国、スペインの研究者らと共同で、約3億2400万年前に遡る24の付属肢を持つ昆虫の化石を再研究し、この化石がこの昆虫が水生環境から陸生生物へ移行する重要な段階を記録している可能性があることを発見した。

この化石はもともと米国テキサス州で発掘され、後に「Chosha praecursor」と名付けられました。化石の分断された腹部付属器やその他の特徴により、これまでは古代の甲殻類として分類されてきました。研究者らは、これまでの同定は主に甲殻類の形態と一致する構造に基づいていたが、いくつかの非常に重要な昆虫の特徴が無視されていたと考えている。

最新の研究では、国際研究チームが交差偏光を使用して化石を観察し、以前はとらえどころのなかった構造をより鮮明にしました。研究者らは、それが現生昆虫の体の構造の最も代表的な特徴である、3つの異なる胸部部分と3対の胸部脚を備えていることを発見した。この体の構造は、今日まで続く現生昆虫の基本的な生物学的設計図です。

しかし、この古代の動物には 6 本の足だけではありませんでした。胸部の 3 対の脚に加えて、腹部にも 9 対の付属器官があり、合計 24 になります。これらの腹部の付属器官は、陸上を歩くために使用される脚とはまったく同じではありませんが、水中での生活に適応した構造に似ており、動物が水中で移動したり、その他の生理学的活動を完了したりするのに役立つ可能性があります。

今回の発見は、チョウシャ法務官がその系統が陸上での生活に徐々に適応していく過程で過渡的な形態を保持していた可能性を示唆している、と研究者らは述べた。南京地質古生物学研究所のCai Chenyang氏は、この発見は水生生物と陸生生物の間に進化の架け橋を提供すると述べた。約3億2000万年前、水と陸の境界面に住んでいた古代の昆虫は、陸上での呼吸や移動に適した新しい体の構造を徐々に進化させていました。

科学者たちは、化石の形状から、これが成人の女性個体であることも判明しました。体長は約3.2cm、尾を伸ばしきると5cm近くになることもあります。

化石の発見場所は、おそらく水と陸の境界面にあったと考えられます。この過渡的な生息地は動物の進化に重要な影響を与えた可能性があります。研究者らは、動物におけるこうした変化の理由は非常に複雑で、水温の変化、酸素濃度の変動、資源不足、新たな生態的ニッチの探索などの要因が含まれる可能性があると指摘した。

この系統が水外の生活に徐々に適応するにつれて、もともと腹部にあった 18 本の付属器官は、長い世代の間に徐々に消失していきました。昆虫は一般に他の多くの動物よりも速く進化しますが、この変化は進化の長く繊細なプロセスを示しています。何百万年にもわたって、進化は動物の体を組み立てるための生物学的指示を継続的に調整し、最終的に今日の昆虫のような6本足の体の形を形成しました。

6 脚の構造は、おそらく自然界で最も成功した体のデザインの 1 つです。今日、昆虫は既知の動物の中で最大のグループであり、数億年後も昆虫の 6 本の足は最も特徴的な特徴の 1 つです。 2019年に発表された論文によると、昆虫綱、または外顎目には100万種以上の種が記録されています。約 5,000 種が存在する小型の内顎類とともに六脚類を構成します。昆虫には他の既知の動物よりも多くの種が存在するため、地球上のすべての真核生物を数えようとするプロジェクト（アース バイオゲノム プロジェクトなど）では、昆虫の研究に多くの時間とエネルギーを費やす必要があります。

時間の観点から見ると、この化石によって記録された昆虫の上陸プロセスは脊椎動物のそれよりも後のものでした。脊椎動物は、デボン紀の約 3 億 8,500 万年前に水中から出現し始めました。しかし、初期の証拠は、魚が海から出る約5,000万年前に無脊椎動物が到着した可能性があることを示唆しています。また、新しい研究は、異なる種が、たとえその外観と遺伝的関係が遠く離れていたとしても、収斂進化を通じて同様の適応特性を発達させる可能性があることを人々に思い出させます。

全体として、水から陸に至る生命の歴史は、伝統的な理解よりもはるかに曲がりくねっていて、多様性があり、魅力的である可能性があります。

研究者らはまた、昆虫は他の動物に比べて一般の注目を集めにくい傾向があるとも指摘しました。人間が日常的に接触する昆虫の多くは、人間を刺したり、食品を汚染したり、生活空間に頻繁に出現したりします。したがって、昆虫は通常、独立した生命価値を持つ動物とは考えられません。また、昆虫の研究自体が難しく、関連する科学研究プロジェクトに対する十分な財政的支援を得ることが困難な場合もあります。

しかし、昆虫の研究には依然として多くの重要な方向性が含まれています。古昆虫学もそのひとつです。昆虫の化石を研究することで、科学者は地球上の生命の進化の歴史を理解し、古代の生態環境と種の適応プロセスをさらに理解することができます。

関連する研究は Nature 誌に掲載されています。