今回の題材は、２０１６年１２月１０日付の The Economist 紙に掲載されたニューズレポート、New fossils illuminate the route that led ultimately to human beings.  ”新たに発見された化石が最終的に人間へと進化した途を明らかにしています” です。水棲だった古代の生物の一部が何時の時点で陸棲になったのかに関する最新の研究成果を伝えるニューズレポートです。全文の和訳はオリジナルの次にあります。

Palaeontology

New fossils illuminate the route that led ultimately to human beings

A 25m-year dark age known as Romer’s gap is dark no longer

Dec 10th 2016

 

ONE of the most important steps on the journey to Homo sapiens was that made by the first fish to crawl onto dry land. It was both a metaphorical and a literal step, but knowing exactly when it happened is tricky. It depends, for one thing, on the definition of “dry land”. Scrambling over the mud from one pool to another, assisted by fins that had evolved to walk along the seabed in the way modern coelacanths do, was probably going on by 385m years ago.

By 375m years ago, the descendants of these first-footers had evolved four limbs clearly recognisable as legs. They were no longer fish, but “tetrapods”. Their legs, though, could have as many as eight digits each, and do not look capable of supporting an animal properly when it was out of the water. Some might thus argue that even by this stage, the step onto dry land had not been truly made.

All of these events occurred during a period called the Devonian when, though the oceans teamed with organisms no less varied than today’s, life on the continents was just getting going. Vascular plants (those bigger than mosses and liverworts) had evolved only recently. Insects were evolving fast, too. But there were no large land animals. Occupying the new habitat thus looked like an evolutionary open goal for the tetrapods. But then, 359m years ago, in a mass extinction as big as that which did for the dinosaurs, the Devonian came crashing to an end. For 25m years after this the tetrapods more or less disappear from the fossil record. When they re-emerge, in what is called the Lower Carboniferous period, they do, indeed, live up to their potential. They are now proper terrestrial animals, possessing five-digit limbs powerful enough to support them without the assistance of water’s buoyancy. But how they got there has been a mystery.

Walking and eggshells

This 25m-year dark age is known as Romer’s gap, after Alfred Romer, an American paleontologist of the 20th century, who was the first to notice it. But it is dark no longer. A team of fossil hunters led by Jennifer Clack of Cambridge University has been collecting and analysing material from Lower Carboniferous outcrops in Scotland. As they report in Nature Ecology and Evolution, Dr Clack and her colleagues have identified and named five hitherto-unknown species of tetrapod from the gap, and gathered material from seven other, as-yet-unnamed ones. This suggests the gap is a product of incomplete collecting in the past rather than an actual hiatus in animal history brought about by the Devonian mass extinction.

The team’s discoveries range from species the size of newts to ones the size of crocodiles (pictured in the artist’s impression above). Crucially, some were clearly adapted to be able to walk for long periods on land in a way their Devonian ancestors had not been. Romer’s gap thus seems to be the time when tetrapods became unequivocally terrestrial.

But that is not all. One of the team’s most intriguing findings came as a result of an analysis of the fossils’ anatomies, to determine how they were related to each other and to earlier and later animals. This concluded that a great evolutionary split, between the amphibians and what are known as the amniotes, probably happened during the gap. The amniotes are those animals (including modern reptiles, birds and mammals) that have complex eggs surrounded by a membrane which cushions and protects the developing embryo. It was amniotes that evolved the eggshell, a development which let them sever all connection with the water by laying their eggs on land.

Romer’s gap, in other words, now seems bridged—and this, in turn, bridges not only the gap in understanding of when tetrapods became terrestrial, but also that concerning when the amniotes evolved. And since, as mammals, human beings are also amniotes, that, from a human point of view, is an evolutionary twofer.

This article appeared in the Science and technology section of the print edition under the headline “Bridging the gap”

< 全文和訳例 >

人間へと至る進化の過程で最も重要なステップの一つは、陸上に這いあがった最初の魚によって為し遂げられました。それは象徴的であると同時に（歩行によって達成されたことで）文字通りの一歩でもありましたが、それが何時だったのかを正確に知ることはやっかいな問題です。一つには、それは ”乾いた陸地” の定義の問題です。水棲の生物が一つの水たまりから別の水たまりへと這いまわることは、恐らく３億８千５百万年前には一般的に行われていました。

３億７千５百万年前までには、これらの最初の歩行生物は明らかに（ひれではなく）足として識別可能な４本の肢をもつまでに進化していました。それらの生物は、もはや魚ではなく四足の生物（四足獣）でした。その４本の肢には各々最大８本の指があり、水の外でその生物の体重を適切に支える能力はなさそうに見えます。これにより一部の学者は、進化のこの段階に入った時点でさえ、水棲だった生物が真の意味で乾いた陸地に棲むようになったとは言えないと主張しています。

これらすべての事象は、海は今日と同様に多様な生物で満ちていたものの生物の陸棲化が始まったばかりだったデボン紀（４億１千万年前から３億６千万年前）と呼ばれる時代に起こりました。陸上では、維管束植物（苔類よりも大型の植物）はデボン紀に入ってようやく進化を始めました。昆虫類も急速に進化していました。しかし大型の陸棲動物は存在していませんでした。それ故に、陸地という新たな生息場所を獲得することは、４足獣にとって何ら妨げられることのない進化上の目標であるかの様でした。しかし、その後３億５千９百万年前の（６千５百万年前の）恐竜の場合と同じ規模の生物大量絶滅のさなかで、デボン紀は突然の終わりを迎えました。この後の２千５百万年の間、四足獣は多かれ少なかれ化石の記録から姿を消してしまいました。４足獣が石炭紀前期（３億５千９百万年前から３億３千万年前）と呼ばれる時代に再び出現した際、それらの生物は実際に潜在的な能力を十全に発揮しています。この生物達は、水の浮力の力を借りることなしに体重を支えるだけの強力な５本指の肢を備えることによって、今や陸棲動物と呼ぶにふさわしい存在です。しかし、如何にして進化のその段階に到達したのかに関しては、今でも謎のままです。

この２千５百万年間の暗黒の時代は、そのことに最初に気がついた２０世紀のアメリカの古生物学者であるアルフレッド・ローマーの名前にちなんで、ローマーの空白として知られています。しかし、それはもう暗黒の時期ではありません。ケンブリッジ大学のジェニファー・クラークによって率いられた化石収集のティームは、スコットランドの前石炭紀の地層が露出した場所で化石を発掘し分析してきました。彼らがネイチャー・エコロジー・アンド・エボリューション誌に発表した様に、クラーク博士と彼の同僚の研究者達は、ローマーの空白期に生存していた、これまで知られていなかった５種の４足獣を特定し命名し、更にまだ名前の付けられていない７種の生物の化石を発見しました。この成果は、２千５百万年間の空白とは、デボン紀末の大量絶滅がもたらした生物の空白期間ではなく、過去における不十分な化石収集活動の帰結であることを示唆しています。

研究ティームによって発掘された化石は、現在のイモリに相当する大きさの種から、クロコダイルの大きさに匹敵する種にまで及んでいます（本文の上にアーティストによる想像図があります）。進化論の観点から非常に重要であるのは、新たに発見された種のいくつかは明らかに、デボン紀に存在していたその祖先たちには不可能だった態様において陸上を長時間歩くことができる様に、環境に適応していた点です。従ってローマーの空白期間とは、四足獣がはっきりと陸棲となった時期の様に思われます。

しかし、今回の研究成果それだけではありません。研究ティームによる発見の中で最も興味深いものの一つは、今回発見された新たな種の生物相互の、そしてその先祖及び後継の種との関連性を判断する為に実施した、化石の解剖学的構造分析の結果から来ています。これによって、ローマーの空白と呼ばれる期間に、恐らく両生類と有羊膜類として現在知られている種の間において、進化上の大きな分岐が起きたとの結論に至りました。様羊膜類とは、胎児の発育を保護する為の薄い膜に囲まれた複雑な構造の受精卵を持つ生物（現代の爬虫類、鳥類、哺乳類を含みます）のことです。受精卵をかたい外郭を持つ卵へと進化させたのは有羊膜類であり、それは有羊膜類が地上で卵をふ孵化させることによって水との一切の結びつきを断ち切ることを可能にする進化でした。

換言すると、ローマーの空白期間は今や埋められたかの様です ― そしてこれは次に、どの時点で四足獣が陸棲になったのかに関する理解の空白部分を埋めるだけではなく、どの時点で四足獣が有羊膜類へと進化したのかについての理解の隙間をも埋めることになります。そして、哺乳類として人類も有羊膜類に属しているので、人間の観点からは、それは進化論の上で二つの画期的な研究成果となるのです。

次回の題材は、２０１６年１２月２４日付の The Economist 紙に掲載されたエッセイ、How to make sense of 2016  ”２０１６年をどの様に捉えるべきか” です。サブタイトルに Liberals lost most of the arguments this year.  They should not feel defeated so much as invigorated    ”今年、リベラル派の人々は、ほとんどの議論に勝てませんでした。彼らは、敗北したのではなくやる気を刺激されたのだと思うべきです。”とある様に、リベラル派の進むべき途を提言しているエッセイです。

To be continued.