ハーバード大学博物館で丸まって長らく研究されていなかった進化の手がかり — ハーバード・ガゼット

新しい研究により、三葉虫の柔らかい下面と、これらの古代の節足動物が保護のために体を丸めることを可能にした進化のメカニズムが明らかになりました。 の 勉強 英国王立協会会報Bに掲載されました。

筆頭著者のサラ・ロッソ博士。 生物進化生物学科の候補者である彼は、薄い切片として準備された一連の珍しい三葉虫化石の 3D 化石について説明し、「登録」、つまりボール状に丸くなる防御戦略の際の軟組織を示しています。 登録は、ダンゴムシ、ヤスデ、アルマジロなど、硬い外骨格とその下面に柔らかい組織を備えた現代の動物で見られます。

1870年にニューヨーク州北部のウォルコット・ラスト採石場で発見された、現在は薄くスライスされた三葉虫の化石は、145年間ハーバード大学比較動物博物館のコレクションの一部であったが、その間ほとんど研究されなかった。 ロッソは最近、博士論文の研究の一環としてそれらを精査し始めました。

「これらの本当に素晴らしい化石を使って、登録のための腹部の適応を研究できるということをまとめた人は誰もいませんでした」とロッソ氏は言う。 「これらの化石により、三葉虫と現生節足動物を比較することができ、節足動物の体の計画を考慮すると、登録を達成する方法が実際には 1 つしかないことがわかりました。 これは、オルドビス紀と今日でこれが見られるため、これらすべての異なる系統の間で、そして膨大な時間帯にわたって収斂進化が起こった素晴らしい例です。 それは今日繁栄している生存のための重要な戦略です。」

古生代の初期の節足動物である三葉虫は、保存が容易な方解石が豊富な耐久性のある外骨格で覆われた 3 つの葉のある体にちなんで名付けられ、三葉虫は古生代の化石記録の象徴的な部分となっています。 足を含む彼らの下面ははるかに柔らかく、完璧な条件が満たされない限り化石化することはほとんどありませんでした。

三葉虫の登録の仕組みはよく研究されていますが、軟組織が保存された登録された化石が不足しているため、これらの観察は外骨格を調べることによってのみ行われています。 20,000 種の三葉虫のうち、軟組織が保存されているのは 40 種未満です。

ロッソが研究で使用した化石は、4億6,200万年から4億5,100万年前のオルドビス紀のモホーク期のものである。 それらはチャールズ・ウォルコットによって発見され、1870年代にMCZとスミソニアン博物館に売却されました。 脚や触角などの軟組織が 3D で保存されているのは珍しいことであり、ウォルコット氏はまず化石を紙のように薄い岩のスライスに切り、スライドガラスに貼り付けることで研究した。

ロッソ氏によると、これらの化石は科学者たちに、三葉虫の軟組織の3D構造を初めて明確に示したほか、登録のさまざまな段階にある三葉虫の最初の型も明らかにしたという。

「これにより、登録するために彼らがどのように付属器やその他の構造を動かすのかを実際に見ることができました」と彼女は言いました。

三葉虫や他の節足動物は、背中と下面に背側外骨格板の列を持っています。 スターナイトと呼ばれる下面に沿った硬いプレートの列は、より柔らかく、腐敗しやすいため、化石記録にはほとんど見られませんでした。 しかし、MCZ のウォルコット・ラスト化石には、胸骨と四肢を含む腹側構造が保存されていました。

ロッソ氏は、ウォルコット・ラスト節足動物の化石を、同じくMCZコレクションに所蔵されている現生ヤスデ、等脚類、カブトガニのCTスキャンと比較した。 ロッソ氏は、現代の節足動物が三葉虫に見られるのと同じステナイト運動を利用して体を登録していることを発見した。 三葉虫は登録に適応することで繁栄することができ、体をとぐろ状に保つための正しい比率や腹部の節の数、くさび形の脚など、登録を助ける構造を進化させた。

「サラの研究は、三葉虫を2億年以上信じられないほど成功させた重要な行動戦略についての理解を大幅に深め、またMCZで100年以上研究されなかったウォルコット・ラスト化石の歴史的コレクションに新たな注目をもたらした」と述べた。主著者のハビエル・オルテガ・エルナンデスは、MCZ の生物進化生物学の助教授で無脊椎動物古生物学の学芸員です。

「登録時の三葉虫の 3D 形態に関する新しいデータにより、この複雑な戦略を初めて正確にモデル化できるようになり、遠縁種間で進行している収斂進化の美しい例を表しています。」