ネバダ州の古代爬虫類墓地の謎

ネバダ州ベルリンは古生物学者にとって宝の山です。今は廃墟となった金銀鉱山のすぐ近くには、岩に埋もれた骨の山があり、さらに豊かな過去を偲ばせます。ベルリン・イクチオサウルス州立公園には、古代の海生爬虫類の化石が数多く埋もれています。その骨層はあまりにも豊富で奇妙なため、研究者たちは何十年も頭を悩ませてきました。

「チリやドイツなど、魚竜の骨格がはるかに密集している場所は他にもあります」と、スミソニアン国立自然史博物館の海洋哺乳類化石学芸員、ニック・ピエンソン氏は言う。「しかし、ネバダ州東部のベルリン魚竜のこの場所は、本当に長い間、解明されていませんでした。」ある採石場では、ショニサウルス属（バスほどの大きさで膨れ上がり、四肢のような4つのヒレを持つイルカ）の少なくとも7体が、ほぼ重なり合った状態で発見された。

これまでの仮説は、主に化石群の物理的あるいは環境的理由に焦点を当てていました。ある仮説では、約2億3000万年前に浅瀬に漂着した動物たちが群れをなして死んだと示唆されていました。あるいは、火山噴火で絶滅した可能性もありました。ピエンソン氏には別の予感があり、彼のチームは現場の3D画像や化石、地質学的記録に残るその他の手がかりを用いてそれを検証しました。

パイエンソン氏の研究チームは本日、カレント・バイオロジー誌に、ショニサウルスが繁殖のためにこの地へ移動したことを示す証拠を提示しました。研究チームは、現代の一部のクジラと同様に、ショニサウルスも出産のために長距離を移動したと結論付けています。この発見は、異なる種において同じ形質が独立して進化する「収斂進化」の一例であるだけでなく、特定の出産地への集団移動の最も古い例でもあります。

「彼らの主張は非常に説得力があります」と、ノルウェー・オスロ大学の脊椎動物古生物学者、レネ・リーベ・デルセット氏は言う。彼は今回の研究には関わっていない。「魚竜は最初の大型海生四肢動物でした。三畳紀を通して、彼らはかなり多様な形態をしており、多様性に富んでいました。この時代についてもっと知るには、まさに興味深い時代なのです。」

ショニサウルスの起源の物語は、多くの死から始まります。

約2億5100万年前、ペルム紀と三畳紀の間、地球史上最大の絶滅イベントが発生し、海洋生物の約95%が死滅しました。いわゆる「大絶滅」は、海洋生物の多様な景観を一掃しました。元の場所に再び現れた生物の中には、かつてないほど奇妙で巨大な姿のものがいました。

続く三畳紀は、進化の軍拡競争の始まりでした。獲物はより硬い殻とより優れた機動力を進化させ、捕食者はアンモナイトの殻を噛み砕き、かつてないほど巧みに魚を捕食するようになりました。陸生爬虫類から様々なサイズの新種へと進化した魚竜は、この圧力の一因となり、瞬く間に海洋を支配しました。特にショニサウルス属は、当時最大級の海洋捕食者へと成長しました。「彼らは他のどの生物よりも早くクジラほどの大きさにまで成長しました」とピエンソンは言います。

ピエンソン氏は普段はどちらかというとクジラの専門家で、約3億2500万年前に爬虫類から分岐した哺乳類を専門としている。しかし、魚竜目のような古代の海生爬虫類は、現生の海生哺乳類と多くの類似点を持つ。彼らの祖先は陸からやってきて、生きたまま子供を産み、似たような鰭脚を持ち、四肢動物である。ピエンソン氏はこうした謎に精通している。約10年前、チリのアタカマで、彼と南米の共同研究者は3Dマッピングと化学分析を用いて、少なくとも40頭のクジラの化石が密集しており、700万年から900万年前に有毒な藻類ブルームによって死んだことを明らかにした。

「これは素晴らしい概念実証であり、驚くべき発見でした」とピエンソン氏は語る。3Dスキャンによって、実際の場所から離れた場所で長期間にわたってデータを分析することが可能になったからだ。「これらのクジラの化石はどれもチリから出ることはなかったので、革新的でした」

ネバダ州の化石墓の謎について、彼はヴァンダービルト大学の古生物学者で研究共著者のニール・ケリーと、魚竜と海生哺乳類に共通する形質の収斂進化について話し合ったことを思い出す。「私たちは知恵を絞ったんです」とピエンソンは言う。もし解剖学だけでなく、行動にも収斂があったらどうなるだろうか？

彼らはいくつかの仮説を検証するため、遺跡の化学サンプル採取と巨大な3Dスキャンに着目した。長距離レーザーを用いることで、研究者は化石遺跡のような巨大な表面をセンチメートル単位までデジタル化することができる。こうして得られた「点群」は、それぞれの骨格が空間上のどこに位置しているかを示す。「骨格のこれほど大きな部分が、しかも非常に広い範囲に分散している場合、一枚の写真を撮っても、自分の考えを検証するために必要なデータは得られません。だからこそ、歪みのない3Dモデルを作成することには大きなメリットがあるのです」とピエンソン氏は語る。

まず、現場の地質学的証拠に基づき、これまでの説の一つである集団座礁説を否定しました。標本の周囲の泥岩と炭酸塩堆積物は、現場がかつて海底深くにあったことを示唆しています。また、研究チームは致死的な火山噴火説も否定しました。岩石中の水銀濃度の上昇といった、決定的な兆候は見つからなかったためです。

次に、他に何が起こっていたのかを解明しようと試みました。場所から、水深は深かったものの、現場は海岸からそれほど遠くなかったと推測しました。ネバダ州は現在では内陸地ですが、この公園はかつて群島に近い熱帯の湾だったと考えられています。「群島は、保護されたい場所であれば本当に良い環境です」とピエンソン氏は言います。「ですから、私たちが集めた他の手がかりを考慮すると、その環境が非常に重要になります。」

化石の分析からチームが得た最大の手がかりは、その個体群構成だった。それぞれの化石は非常に大きかったか、非常に小さかった――胎児か新生児と言えるほど小さかった。「これらは、この時代に生まれたばかり、あるいはもうすぐ生まれるところだった魚竜の化石ではないかと考えています」とピエンソン氏は言う。「他には何も見つかりませんでした」。若い個体が見つかっていないことは、ここが集団保育場、あるいは出産場であったことを示唆しており、骨が圧倒的に多いことから、これらの動物たちは数十万年もの間、この地を訪れ続けていたと研究者たちは考えている。

ピエンソン氏は、これは魚竜の餌場と出産場所が分離していた証拠だと考えている。「彼らはある場所で餌を食べ、別の場所で出産するために長距離を移動します」と彼は言う。「これは、大型のクジラやサメなど、現代の大型海洋捕食動物にも見られる現象です」。また、この遺跡では、これほど巨大な魚竜を支えたはずの大型の獲物の存在を示す証拠は見つかっていない。

ピエンソン氏は、これほど異なる種間で見られる行動の重複に強い関心を寄せている。サメは魚竜よりもずっと前に進化した。クジラはずっと後に進化した。しかし、同じ行動が繰り返し現れているのだ。（彼のチームは、研究成果を詳しく知りたい人のために、インタラクティブなウェブサイトを作成している。）

デルセット氏によると、生殖は「動物にとって最も中心的な行為」であるにもかかわらず、この分野では十分に研究されていないという。デルセット氏は今回の研究の徹底性を高く評価し、既にその知見を自身の研究にどう取り入れるか検討している。彼女は北極点近くのノルウェー領スピッツベルゲン島にある、約30頭の魚竜が生息する遺跡を調査している。「私たちは、これまで答えが出なかった疑問が一つあります。なぜこれほど多くの魚竜が一つの遺跡に生息しているのかということです」と彼女は言う。「これは良い枠組みです。これらの研究分野全てに活用できると思います」

マウント・ホリヨーク大学の古生物学者マーク・マクメナミン氏（この研究には関与していない）は、研究チームのレーザースキャン手法がこの分野にとって貴重であることに賛同している。しかし、その解釈には異論を唱えている。マクメナミン氏は長年、ネバダ州のこの奇妙な遺跡は、イカやタコのような巨大な古代頭足動物がショニサウルスを殺し、意図的に骨を並べたものだと主張してきた。マクメナニン氏は骨格のパターンに注目している。尾の一部だけが残り、他に何も付いていないのは、殺害の痕跡である可能性がある。化石の骨に見られるタイル状の模様、つまり「モザイク模様」は、意図的な操作を示唆している可能性がある。

「彼らは青い海で狩りをしていたのですが、そこに別の何かが彼らを狩り始めたのです」と彼は言う。（「三畳紀のクラーケン」として知られるこの仮説は、査読によって検証されていない。）

ピエンソン氏はクラーケン仮説をきっぱりと否定する。「控えめに言っても、あり得ない、検証不可能な仮説です」と彼は言う。「証拠のない分類群や行動の存在を前提としているのです」。単独の尾骨には、歯形のような捕食の証拠は見られないと彼は言う。マクメナミン氏が指摘したモザイク模様は、骨がドミノ倒しのように一列に並んだため、規則的に見えるだけかもしれない。「私たちが突き止めたのは、集団行動であるという説得力のある生物学的説明だと考えています」とピエンソン氏は言う。

それでも、この2つの説は、2億3000万年前の出来事の一部は到底解明できないことを示唆している。例えば、今回の論文では、これらの魚竜が実際にどのように死んだのかは説明されていない。ピエンソン氏は、おそらく永遠に解明できないだろうと述べている。化石の発掘現場は「地殻変動と、まさにその程度の地質学的時間によって大きく変形しており、骨の保存状態はそれほど良くない」と彼は言う。

新たな証拠や手法によって、化石の謎が意外な形で解き明かされることもあります。古生物学者はかつて、ショニサウルスは現代の大型クジラのように歯のない濾過摂食者で、口の中に滑り込ませた小さな獲物を食べていたと考えていました。しかし、歯を持つ成体が発見されました。ショニサウルスは他の魚竜を捕食していた可能性さえあります。「分かりません。それは数ある謎の一つです」とピエンソン氏は言います。「食物網を再構築するのは本当に大変です。」

満足のいく答えが得られないのも仕事の一部だと彼は続ける。「私たちは最善を尽くし、ボールをできるだけ遠くまで運び、残りは次の世代の科学者に残します。」