地球の最初の動物の中には、神秘的で異星人に見える生物を含むものが、カナダの岩石から流出しています

カナダのKOOTENAY国立公園 - ジャックハンマーのドラム音が深まる。その後、50億年のうちに日差しが見えない表面を鮮明な山の空気にさらすシェールの蝶のブロックが開きます。 「うわー!中国の地質学と古生物学研究所の南京研究所の古生物学者、セドリックアリアは、石を直立して頂き、

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その下側には、馬蹄カニやミレニアム・ファルコンのようにぼんやりと見える炭色の汚れが付いています。 スターウォーズ 。カナダのトロントにあるロイヤルオンタリオ博物館(ROM)の無脊椎動物古生物学のキュレーターであるジャン・バーナード・カロン(Jean-Bernard Caron)博士は、「これは宇宙船の着陸地です。

それらの「宇宙船」は、科学に新しい種によって長く失われた海底に脱落した首輪です。このフィールドシーズンは、ここ数年、カロンのチームが過去数年間、カンブリア紀の画期的な動物化石を発見し、地球上の動物の誕生パーティーを過ごしました。約5億4千万年前に始まったカンブリア紀には、軟体動物や脊索動物など多様な現代動物群のほとんどが化石記録に飛び交っています。これらの初期の海洋動物は、崩壊する前に創造的なストリークを楽しむために進化が必要であったように、目を見張る一連のボディプランを示しました。 1世紀以上にわたり、科学者たちは、標本の頭や尾を(時には文字通り)作り、今日の人生にどのように関係しているのかを理解し、進化した爆発を助長するものを理解するために苦労してきました。

ジンジャリー、アリア、カロンは、スラブの一番上の部分を脇に置きます。墓地にはスペースがありません。トーマム・クリークの上の標高2500メートルの小さな寝室の大きさの棚に置かれています。何年もの間、この谷の北西約40キロメートルに等しく禁じられた場所は、カンブリア紀で最も明瞭な窓を提供しました。そこで1909年、米国の古生物学者チャールズ・ドゥーリトル・ウォルコットが、ハードシェルだけでなく、カンブリア紀の奇妙なクローリーの脚、目、腸のような柔らかい特徴を保持する化石の形成物であるバージェス・シェールを発見しました。

しかし近年、Caronは、最も豊かな化石を持つ岩がWalcottのサイトを数キロメートル越えていることを示しています。この夏の掘削は、この長いカンブリア紀のタペストリーへの彼の最近の訪問を示している。それぞれの新しい停留所は、未知の動物の印象的な見方を提供しました。多くの場合、高プロファイルの論文に記載されています。 Metaspriggina 、Caronは現在、学校に集まっていると推測している脊椎動物の祖先です。貧乏人 トクミア ;そしてCaron's Ph.D.と呼ばれるアイスクリームのコーン型の化石が石灰石と呼ばれています。学生のJoseph Moysiukは昨年、陸上動物と呼ばれる陸上動物と関連していました。

世界中の他のサイトでもカンブリア紀の新しい景観が開かれています。科学者は今、標本のハイライトリールを使って動物の爆発を探検することができます。また、新しい画像技術や生物の遺伝的・発生学的研究の結果もご覧いただけます。ワシントンDCのスミソニアン国立自然史博物館の古生物学者、ダグ・アーウィンは次のように述べています。研究者たちは、これらの奇妙な生物を生命の樹木の適切な場所に近づけることができるかもしれません。それらを産んだ "爆発"を理解する。

Jean-Bernard Caronは、この夏、カナダのロッキー山脈で発見された謎めいたカンブリア人の生活様式である「母船」を披露します。

(写真)ジョン・レーマン; (FOSSIL)ロイヤルオンタリオ博物館

それぞれの新しい発見は、一見外来の生き物の発掘と想像という単純な喜びをもたらします。休憩時間に、Caronは慎重に、今年のクラウンジュエリーを披露した。それは古代の岩の中で凍ったプロイセンのスパイクのヘルメットのような、中心の脊柱を持つ無傷の手のサイズの甲羅です。別の記述されていない種は、それは宇宙船に関連しているようです。 Caronのチームはそれを母船と呼びます。

彼は緊張しているだけです。 Burgess Shaleの化石は、Parks CanadaがCaronのサイトの正確な場所を秘密にし、カメラで監視し、化石密猟者を追放するほど貴重です。 ROMは、一度ローンに入ったときに、50万カナダドルのバージェス・シェールの検体を保証したと言いました。それは、複数の化石で知られていた動物でした。これは種類の一つです。

「それは象徴的になるだろう」とキャロン氏は語る。 「これまでに発見された最も特別な化石です」

長年にわたり、カロンはウォルコットのサイトがロッキー山脈のどこかに匹敵するかもしれないと疑った。この突破口は、2012年にマーブルキャニオン(Marble Canyon)と呼ばれる地域の近くで行われました。ここでは、2003年の山火事が木々を焼き払っていました。彼の偵察パーティーは、砕けた岩石の瓦礫で覆われた雪崩シュートを横切っている間に、柔らかい身体の生き物の印象に囲まれていました。 「これを念頭に置いてこの岩石の上を歩いていた人は誰もいなかったことは明らかでした」とカリフォルニア州ClaremontにあるPomona Collegeの地球化学者Bob Gainesは言う。

彼らは2014年に掘削に戻りました。マーブルキャニオンで発見された動物の少なくとも5分の1は、科学の新しい種に属しているとチームは結論付けました。今、彼らは谷に沿って他の場所に移動しました。

カンブリア種が今日の動物にどのように関係しているかは、化石が初めて明らかにされて以来議論されてきた。ウォルコットは、既知の群の中で彼の奇妙さを分類し、腕脚類のようないくつかのバージェス・シェールの化石がカンブリアンの後に、あるいは現在まで残っていることに気づいた。例えば、今日の節足動物に似ているほとんどの生物は甲殻類であると結論づけました。

しかし、後の古生物学者には他の考えがありました。ハーバード大学のスティーブン・ジェイ・グールドは、おそらく1989年の彼の著書でカンブリア人の人生のカリスマ性を最もよく捕捉しました ワンダフルライフ:バージェスシェールと歴史 ウォルコットの都市ブロックサイズの採石場から発掘された「奇妙な不思議」に注意を喚起した。グールドは、奇妙な名前の Hallucigenia は、脚と硬い背骨を持つ虫は、後の動物とは無関係のようです。彼は珍しい形を自分の門に差し向け、彼らは進化の忘れられた実験であったと主張し、後に運命の偶然によって捨てられた。

現代の古生物学者は、それらを理解するためのさらに別の方法に着手しました。間違いなく地球で最も成功した動物である節足動物を考えてみましょう。家系では、生きている節足動物(クモ、昆虫、甲殻類)で終わる最近の枝の噴霧は「王冠」群を構成する。しかし、バージェス・シェールのいくつかの動物は、おそらくクラウン節足動物の前に枝分かれした初期の「茎」から来るでしょう。木のこれらの枝には、家族の写真から笑っている幼い叔父のような生き残った子孫はいません。その見解では、Gouldの奇妙な不思議の多くは、祖先ではないが現在の生き物の祖先に関係する茎群の生物である。カナディアンロッキーからの新しい化石が、その眺めを支えています。 Caronは2015年に、例えば、彼の標本が Hallucigenia その動物がベルベットの虫の茎群に属していることを示唆する特徴があります。熱帯雨林でまだまだ這い回っている生き物は、粘液を吐き出します。

家族のすべて

節足動物の提案された家系の部分図は、生存している群と絶滅した群との複雑な関係を示している。いくつかの絶滅したカンブリアの生き物(赤)はクモ形類や昆虫のような生きているグループの共通の祖先の前に節足動物の木から分岐した "茎"群に属するかもしれない。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> Hallucigenia ベルベットのワーム 三葉虫と親戚 Radiodontans 地中海、 一声 ホースシュー カニ クモ形類 甲殻類 昆虫 0 541 百万 年 前
(GRAPHIC)N.DESAI / 科学 ; (データ)JO WOLFE、MIT

同様の分析が宇宙船を待っている。一見すると、Caronのチームは、彼らが新しい種であると考えています。また、放射性核種のグループ、茎節足動物も含まれています アノマロカリス 、カンブリア紀のカリスマ的なアペックス捕食者 - 半分の長さの爪、恐ろしい顎を持つ泳者。スイスのローザンヌ大学の古生物学者であるアリソン・デーリー(Aison Daley)は、その茎群の枝を記入することで、節足動物が進化の過程を経て「節足動物がどのように体を造ったかを段階的に見る」と述べています。

カンブリア紀の古生物学の大部分では、それは既知の、あるいは新しい化石上の診断部位を発見し、どの分類群が属しているのかを議論し、進化の歴史を修正するゲームである。

ここ数年で、古生物学者は一連の新しい技術でこの問題に取り組んできました。標本の化学的な構成や画像を識別できる走査型電子顕微鏡や、物質を削り取ることなく化石に浸透できるコンピュータ断層撮影(CT)スキャンなどがあります。これらのツールはまた、カンボジアの化石化した頭脳の内部機能の驚くべき一連を照らしました。イギリスのエクセター大学にある古生物学者のXiaoya Maは、2011年から例外的に保存された中国の化石に神経組織を追跡する一連の論文を発表しました。これらの神経系のアーキテクチャは、通常の解剖学的構造を超えて動物を進化的なグループに分類する並行した方法を提供し、他のチームは独自の魅力的な標本を提示しています。

エビの化石の中で Chengjiangocaris kunmingensis たとえば、ハーバード大学の入学教授であるJavier Ortega-Hernándezは、「真珠のネックレスに似た構造をしています。中国昆明の雲南大学の楊陽(Jie Yang)氏が率いる彼のチームは、2016年にネックレスが神経線維であり、小さな神経線維を発芽させるニューロンの小さなクラスターが詰まっていると主張した。生きている節足動物はもはやそれらの繊維を持たない。しかし、今日のベルベットの虫と奇形の虫は、長い間生き残った茎節足動物とそれらのグループとの間の親密さを意味します。

批評家は、MaやOrtega-Hernándezのような古生物学者がいくつかの化石を過剰解釈し、存在しない神経組織を発見していると主張する。批判家たちは、これらの構造の多くは、「ハローズ」としか考えられないかもしれないと、微生物が死後に筋肉や内臓のような内臓部分を破壊したときに形成されるバイオフィルムである。しかし、他の研究者は確信しています。 「最も保存された神経系を見ると、その特徴が実際のものであることは間違いありません」と、スウェーデンのウプサラ大学の古生物学者グラハム・バッド氏は述べ、現在のステム・アンド・クラウンのコンセプトを建築しています。

解剖学を使用して家系を改訂するという大胆な主張は、分野全体で同様の論争を引き起こす。 1つの議論 Hallucigenia 例えば、ベルベットのワームには、その爪の正確な形状に依存します。しかし、他のチームは、爪が祖先の診断ではないと反対しています。

不確かさは、より新しい、より良い標本のために古生物学者がいつも空いているままになります。 「議論があるとき、あなたは新しい化石を持ってきて、「見てください、これは私たちが見ている特徴です」と、Caronはトークムククリークの上にあるテントで暖まることを言う。 「化石がなければ推測だ」

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> バンフ レイクルイーズ ボウ川 コロンビア 川 トックムクリーク ウォルコット 採石場 ヨホ 国立公園 ヨコ国立公園 バンフ 国立公園 クートネイ 国立公園 0 25 Km フランス フランス アルバータ州 イギリス人 コロンビア ビルバオ マドリード マーブルキャニオン ベルベットのワーム
N. DESAI / 科学

化石は不快感を補う:樹木より上のテントで6週間、電化フェンスでグリズリーをオフにし、暑い日や雪の日や山火事に苦しんで、国立公園のすべてをすべて運ぶという厄介な要求に従う遠征の終わりに。

8月の寒い朝、ヘリコプターがすべての人間の痕跡を取り去る1日前です。今日は、母船の甲殻に属している体を見つけるために、謎を解くことができる化石を見つけ出す最後のチャンスです。

9人のメンバーチームは、キャンプから採石場まで、険しい、岩が茂った斜面を登ります。隆起した三葉虫の化石は、露出した層から突き出ているが、この探検では、二度目の視認を保証するものでもない。採石場では、Caronの大学院生がROMのキュレイターMaryam Akramiがスイミングプールの麺に最近発見したものを詰め込むのを手助けしながら、ほとんどの人が岩を割った。 「それは最後の日です」とCaron氏は言います。 「怪我はしない!」

この谷のそれぞれの連続的な発掘は、地層時代の単一のスライスを記録する同じバンドの岩を対象としています。しかし、それぞれの掘り出し物は、新しい種の異なる配列をもたらしています。それは古代の海底を横断してさまざまな動物に好都合な条件が異なるためです。このような変化は、「シュノーケルに縛られて泳いだことのある人にとってはショックではありません」とゲインズは言います。しかし、この広大な広大な渓谷は、一瞬で多様性を捉え、最も初期の動物生態系がどのように構成されているかを一目瞭然にしています。

カロンの採石場がこの瞬間を常により鋭い焦点にするように、他の場所はカンブリア紀の他の段階でポータルを開いた。ほぼすべての場所で、化石は地球の化石記録の後の標本に欠けているかすかな細部を保っています。 2012年、ゲインズ(Gaines)らは理由を提案しました。おそらく、ユニークな化学条件がカンブリア紀の海に浸透しました。死んだ動物が海底の泥に沈んだ後、硫黄を少量しか含んでいない細菌では硫酸塩の量が減り、アルカリ性の化学物質は死んだ動物を炭酸塩のコートで覆い、柔らかい組織を内部に封じ込めた。

例えば、1984年の夏、雲南大学の古生物学者のHou Xian-guangは、カンブリア紀の泥岩に輝く節足動物を発見した。その足は一見生きている。彼は、中国南西部の地域に広がっている澄んだ化石を発見したChengjiang biotaを発見しました。

2,500メートル上の採石場に溜まった古生物学者は、希少な化石を内部に露出させるためにシェールのスラブを叩きつける。

ジョン・レーマン

バージェスの頁岩よりもわずかに古い - 約5億1,800万年と比較して約5億1,800万年前 - この預金は関連する動物を異なる保存様式で展示する。地質学的プロセスが化石をほぼ平らにしたカロンのサイトとは異なり、チェンジャンの動物はまだ深みを保っています。 2015年以来、Houを含む中国の研究者は、それらを破壊することなく標本の3D画像を作るためにCTスキャンを使用してそれを大文字にしています。今日、国際的な協力者を抱える中国の3つのチームが、サイトから新たな発見を引き出すために競争しています。 「絶対的な地すべりがあります」とオルテガ・エルナンデス氏は言います。

オーストラリアのEmu Bayのようなサイトに加えて、2011年に古生物学者が複雑な多面的な目を示す放射性核種の化石を発見したと発表した。ベルギーのゲント大学の古生物学者Peter Van Royが2010年に報告したMoroccoのFezouata Formationがあります。各サイトには明確な洞察があります。イギリスのケンブリッジ大学の古生物学者、ニック・バターフィールド氏は、「あらゆる化石集団は恐ろしいほど偏っている」と述べたが、彼らは恐ろしい偏見を持っている。

例えば、モロッコの標本は、カンブリア紀の少し後のものであり、カンブリア紀の特徴的な奇妙さと、後の時期を支配するより身近な動物群との間のブレンドを示している。 「私たちはまだ化石を開拓する段階にあります」と、その研究の共同研究者であるDaleyは言います。 "これは、なぜいくつかの分類群が絶滅した理由、そして他の分類群がそれらを置き換えることができる理由を研究するチャンスです。"

ショーストップ動物は地層から落ち続けるが、カンブリア爆発の完全な意義は謎のままである。当時から知られている最も多様で一般的な生き物である節足動物は、カンブリアの生態系を散らばった。デイリーは5月の論文で、化石による判断で、多くの現代的なグループの出生と段階的な多様化の両方を目撃したとカンブリア人は主張した。しかし、別のアプローチでは、別の答えが得られます。遺伝学者は、分子時計と呼ばれるツールを使って人生の木を元に戻します。分子時計は、無限の突然変異の結果として生まれた生きた動物間の遺伝的相違から始めることによって、分枝が分岐した時点までの時間を巻き戻すことができる。

この方法を用いた最近の研究によると、現代動物はカンブリア紀前1億年前に別の門に進化し始めました。この発見は、突然舞台上で踏み出す前に、それらのグループが化け物の記録に目立たない、または気づかれなかったことを意味します。

古生物学者は、爆発の前に人生についての手がかりを秘めたセットを持っています。カンブリア紀の奇妙な獣が進化するずっと前に、ナミビアとオーストラリアで見られる堆積岩には、より多くの異種の海洋生物が印象を残しました。 Ediacaransは、その化石が呼ばれているように、カンブリアの奇妙な驚異と同じような解釈挑戦をしている、未熟な古生物学者です。しかし、彼らはさらに奇妙です。それらの刻印は、フラクタルパターンが成長したことを示唆している。他のものは三部構成の対称性を持っていた。無益に、彼らは明らかな口、腸、または付属器を持っていません。ケンブリッジのマサチューセッツ工科大学の古生物学者であるジョー・ウォルフ氏は、「これは今、奇怪な旗がどこに向いているのか」と語る。

レースカブ - 長く絶滅した「茎」節足動物 Marrella splendens スラブ内でターンアップします。

(写真)ジョン・レーマン; (FOSSIL)ロイヤルオンタリオ博物館

ほとんどのEdiacaransはカンブリア紀の堆積物の前に消滅し、おそらく世界初の大量絶滅に瀕した。しかし、多くの研究者は、おそらく初期の茎のように、動物の生命の樹木に属していると思われます。 One Ediacaran、 キンベレラ 動物のように見える:海底に沿って撒かれたカタツムリまたはスラグ。 8月に、 ストロマタビシス 、既に動物であると考えられていたフンボリ様カンブリアの生き物は、そのフラクタルの枝に基づいて、Ediacaran生存者として釘付けにされました。それはEdiacaranの親戚も動物にするでしょう。そして9月に、研究者らは、象徴的なエディアラランの化石 ディキンソン 半分のクリスマスハムのように見え、生きている動物に似た脂質分子を含んでいた。

リバーサイド校の古生物学者、メアリー・ドロッサー(Mary Droser)は、「Ediacaranには動物の出現が始まっています。カンブリア爆発よりも楽しくエキサイティングです」

そして、Ediacaransがカンブリアの生き物を最初の動物として彼らの農場から追放するときでさえ、カンブリアの科学自体は爆発し続けている。 Caronや他の人々は、Ediacaran、Cambrian、現在のグループの関係を明らかにする可能性のある化石の特徴を捜し求めています。他の研究者たちは、動物の形の爆発の原因を説明するのに苦労しています。大気中の酸素が急増し、動物がより大きく、より強く、より活発に成長する可能性があります。あるいは侵食によって海に有毒なカルシウムが投下され、生物がそれを分断して硬い骨格を構築するように促す可能性があります。

あるいは、生物学自体がその道を導く可能性があります。捕食者、フリー・スイミング、海底への穴あけなどの発明は、カンブリア紀またはその直前に初めて見られたもので、穏やかな地球生態学を高ステークス・コンテストに変え、グループ間のコール・アンド・レスポンス・イノベーションを促進することができました。何百万年もの静かな進歩の後、動物が最終的に発達レシピを生み出して身体部分を作り、基本的なテーマについて即興化した瞬間を爆発させるかもしれない。 Butterfieldは、その遺伝的ツールキットは、「天文学的に、絶対に想像もできないくらい複雑なものだ」と主張している。もちろん、複数の原因が重なり合う可能性があります。

昼休みの後、古生物学者はいくつかのスラブを彫る。ゲインズは、採石場の各層から採取した岩石試料を採取し、各環境の化学構造を再構築することを望んでいます。その後、Caronは発表した:「それは終わった、みんな、それ以上の掘り出し物はない」

翌日、ROMチームがキャンプを破る。数時間かけて、ヘリコプターは高速道路で舞台に向かって化石をたっぷりと垂らし、およそ10分の旅を何度も繰り返す。宇宙船のようないくつかの標本は、訪れるジャーナリストが見ているので、今後数ヶ月で出版に急いで行きます。他の発見は、新しい技術や正しい質問をする大学院生を待っている引き出しに座ります。

チームが集まってヘリコプターに乗ってくるのを待って、ピカスと呼ばれる小さなウサギの哺乳類が丘から叫ぶ。各ヘリコプターの旅は、彫刻された採石場が残るまで、人間の存在の兆候を一つ一つ消し去ります。より多くの化石がまだ内部に残り、次のシーズンを待って、フォリオの岩のシートの間に押し込まれます。

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