白亜紀の琥珀の化石がクマムシの進化の起源に新たな光を当てる

クマムシは、その極めて高い生存能力で広く知られる、多様な微小無脊椎動物のグループです。分子時計によると、クマムシはカンブリア紀以前に他の汎節足動物（節足動物、緩歩動物、ベルベットワーム、葉足動物）から分岐したようですが、化石記録は極めて乏しいです。現在、古生物学者はクマムシの新種を記述し、以前から知られていた種を再記述しました。 ビヨルン・リードどちらもカナダの白亜紀の琥珀から出土したものです。

1773 年に初めて発見されたクマムシは、極限の環境でも生き延びる能力で最もよく知られている、多様な微小無脊椎動物のグループです。

クマムシやコケブタとしても知られるこの生物は、最長 60 年生きることができ、最大 0.5 mm の大きさまで成長します。顕微鏡で観察すると最もよくわかります。

彼らは、食料や水なしで最長30年間生き延びることができ、最低マイナス272度から最高150度の温度では数分、マイナス20度の温度では数十年間生き延びることができます。

クマムシは、宇宙空間のほぼ 0 気圧からマリアナ海溝の底の 1,200 気圧までの圧力に耐えることができ、また 5,000～6,200 Gy までの放射線レベルにも耐性があります。

彼らは、細胞内でゲルを形成して生命活動を遅くするタンパク質を使って、バイオスタシスと呼ばれる仮死状態に入ることで生き延びます。

「クマムシは、典型的には爪を持つ4対の葉足動物を持つコンパクトな体型を特徴とする微小な無脊椎動物で、汎節足動物の一員として有鉤爪類や真節足動物と近縁である」とハーバード大学博士課程のマーク・マパロ氏とその同僚は述べた。

「クマムシは、宇宙の真空、電離放射線、氷点下の低温などの極限の条件でも生き残ることができるクリプトバイオティック能力を持つ種がいくつかあることで広く知られています。また、クマムシは世界中の海洋、淡水、陸地の生息地に分布しています。」

「クマムシは現代の生物圏に遍在するにもかかわらず、化石記録が非常に少ないことで有名で、その体型の起源や陸生化の時期、隠蔽生物としての能力の獲得など、クマムシの大進化に関する研究は限られています。」

「現在、クラウングループのクマムシの化石は4つしか知られておらず、すべて琥珀の含有物として保存されていますが、そのうち現存するクマムシに対する分類学上の位置が確立されているのは2つだけです。」

アエロビウス・ダクティラス。画像クレジット: マパロ 他., doi: 10.1038/s42003-024-06643-2.

研究では、著者らは1960年代にカナダで発見された、クマムシの化石を含む琥珀片を調べた。 ビヨルン・リード そして、当時は実質的に説明できなかった別のクマムシ類と推定されるもの。

細胞生物学の研究によく用いられる共焦点レーザー顕微鏡法を用いて、研究者たちはクマムシの化石の微細構造を驚くほど詳細に調べることができた。

この研究は、 ビヨルン・リード クマムシ科の系統樹では新種と特定されているが、 アエロビウス・ダクティルス。

「両方とも白亜紀の同じ琥珀から発見されており、このことはこれらのクマムシが恐竜と共存していたことを意味する」とハーバード大学のハビエル・オルテガ・エルナンデス博士は述べた。

「 ビヨルン・リード 7本の爪はよく保存されており、体に向かって曲がっている爪は体から離れる方向に曲がっている爪よりも小さく、これは現代のクマムシに見られるパターンです。」

「2番目の、これまで特定されていなかった標本は、最初の3対の脚のそれぞれに同じ長さの爪がありましたが、4番目の脚の外側の爪はより長かったです。」

両種は、科学者が重要な進化イベントのタイミングを推定するのに役立つ、いわゆる分子時計分析の重要な較正ポイントとして機能します。

例えば、最新の研究結果によれば、現代のクマムシは5億年以上前のカンブリア紀に分岐した可能性が高いことが示唆されている。

この研究はまた、休眠状態に入ることで極限の環境を生き延びるクマムシの驚くべき能力の起源についても明らかにしている。

「この研究は、この生存メカニズムが古生代中期から後期にかけて進化した可能性が高いと推定しており、これが地球史上最も深刻な絶滅イベントの一つであるペルム紀末の大量絶滅をクマムシが耐え抜く上で重要な役割を果たした可能性がある」とオルテガ・エルナンデス博士は述べた。

結果はジャーナルに掲載されている コミュニケーション生物学。

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イン・マパロ 他2024年。白亜紀の琥珀の含有物がクマムシの進化の起源を明らかにする。 コミュニケーションバイオル 7, 953; doi: 10.1038/s42003-024-06643-2