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なぜ四つ足動物は上陸できたの?海の中で歩いていたから+ハワイ、サイパンの浜辺

なぜ四つ足動物は上陸できたの?海の中で歩いていたから
+ハワイ、サイパンの浜辺
~くねくね泳ぎのサカナは中性浮力がくれた丈夫な骨でやがて歩いた~

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「背骨で四つ足は上陸した」アッとおどろきの最新シナリオ
背骨こそ上陸へ導く秘密兵器だったみたいです。
もともと四肢動物の祖先、サカナは、①歩く、②空気呼吸する、ことはやっていた。⓷やがて肺(古いタイプ)が出来、鰾(うきぶくろ)になり中性浮力を得て、④重いが丈夫な骨格が出来た。⑤やがて陸は高酸素濃度になり→⑥とうとう四肢動物となって上陸した・・・と言うシナリオらしいのです。




オレンジ色に染まるワイキキの日暮れREVdownsize
(オレンジ色に染まるワイキキの日暮れ)
四つ足上陸地点もこんな感じ?南国の浜辺
四つ足上陸のサイエンス小ネタにつき、南の島のリゾート、ハワイ、サイパンの浜辺のフォトを添えています。
ハワイとサイパンの過去記事です↓
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浜辺で一休みREV
(浜辺で一休み、サイパンの昼下がり)
四つ足ご先祖の上陸は大きな一歩
私たちヒトも含め四つ足こと、四肢動物(四足動物、トリも含みます)は昆虫と並んで陸を制覇している動物です。それは3億数千万年前のデボン紀にご先祖の“誰か”が上陸した一歩から始まりました。そして両生類になりました。

上陸第1号の栄冠は誰に?
上陸第1号の“誰か”は次々と古さ記録更新がされていますが、現在は約3億7500万年前にいたエルギネルペトンのようです。

午後のホテルガーデンdownsize
(午後のサイパンの海を臨むホテルガーデン)
まず海で歩き、丈夫な骨が出来たので上陸したらしい?
私、Levalloisbeeが若い頃に習ったときは、“サカナがひれで時々水辺の陸を歩くうちに脚が出来て両生類として上陸した”、みたいな説明だったかな?でもそれ、違うみたいです。“まず海の中で歩き、浮力がない陸でも潰れない骨が出来て、じゃ、と上陸してみた”らしいのです。

そもそもエビやカニは海で歩いているじゃん
確かに現代でも海の中を歩く生きものはエビ、カニなどたくさんいますし、その中にはカエルウオなどサカナもいます、ムツゴロウは干潟を歩きますし。だから上陸前からサカナが歩いていてもフシギじゃない、ようです。

冬の陽が優しいワイキキビーチdownsize
(冬の陽が優しいワイキキビーチ)
昔からサカナは空気呼吸していた、コイだけじゃない
動物が上陸するにはいくつかクリアーすべき必須条件があります。その1つが空気呼吸です。鰓では陸上で空気呼吸できず肺が要るからです。

水面アップアップの金魚は空気呼吸している
夏の日、金魚鉢の金魚が水面でアップ、アップしているのを見たことがありませんか?あれは私たちと同じ「空気呼吸」をしているんです。え?肺もないのに?実は水面アップアップでも若干の空気中の酸素は消化管を介して吸収されます。

空気呼吸するサカナは熱帯の浅海にいる
酸素の乏しい海でサカナは肺を消化管壁から陥没する袋として何度も独立に「発明」したようです(反復収斂進化です)。それはどこ?熱帯の浅い海です。暑く、植物の分解が盛んで酸素に乏しい海です。電気ウナギ、ガー。ピラルクなど空気呼吸するサカナの多くがここに棲んでいます。
空気呼吸魚の1つポリプテルスの過去記事です↓
サカナですけど練習次第で歩けます!生きた化石の発生可塑性+Wooden Wonderモスキート~「生きた化石」その3~

日没の浜辺テラスでディナーを待つdownsize
(日没のサイパンの浜辺、テラスでディナーを待つ)
歩けるかどうかじゃなく、「潰れないかどうか」
硬い背骨、脊椎を持たない軟骨魚でも脊索が体の軸となり”くねくね“で効率よく泳いだようです。でもこのまま鰭(ひれ)が脚になっても上陸できません。浮力の助けがない陸じゃ、歩けるかどうかじゃなく、「潰れないかどうか」です。

肺が鰾(うきぶくろ)になり中正浮力を得た
やがてサカナの肺(古いタイプの)は鰾(うきぶくろ)に進化しサカナは中性浮力を得たようです。スキューバダイバーがBCの空気で浮き沈みせす水中に留まれるのと同じです。

浮力があれば丈夫で重い背骨も使える
鰾(うきぶくろ)による浮力によりサカナは脊椎(背骨)など硬く丈夫だが重い骨を持つ硬骨魚へと進化しました。あとは脚さえ手に入れば陸で歩ける条件が出来たようです。

白いパラソルが浜辺にリズムを与えているREVdownsize
(白いパラソルがワイキキの浜辺にリズムを与えている)
4億年前のナゾの足跡
アイルランドやポーランドで、化石で確認できる最古の四肢動物よりさらに古い約4億年前の泥についた足跡(の化石)が見つかっていますが、体の化石はなくどんな動物かはナゾのままです。四つ足上陸はもっと古いのかも知れないのです。

高酸素時代に初上陸かも?
最古らしい四つ足の足跡は酸素濃度が最大になった4億1千万年前のすぐあとです(もっともその後急落しますが)。高酸素も上陸を後押ししたかも、と出典著者のPeter Ward氏 Joe Kirschvink氏は述べています。

四つ足の上陸までウィキペディア記事掲載の図REV
(四つ足の上陸までウィキペディア記事掲載の図)
サカナと四つ足をつなぐミッシングリンク、ティクターリク
上陸前夜の約3億7500万年前デボン紀後期ティクターリクは肉鰭類ですが、いかにも歩けそうな丈夫な鰭があります。しかし、ティクターリク、シーラカンスなどの肉鰭類は“歩けそうに丈夫なひれ”があってもサカナです。

シーランカンスは歩かない
現在のサカナでは少数派の、シーラカンスなどの肉鰭類(Sarcopterygii)は脚のように骨が支える丈夫な鰭(ひれ)を持っています。しかし、その機能は「歩行」ではなく「高機動性の泳ぎ」であるだろうことが肉鰭類の「生きた化石」シーラカンスが狭い海の洞窟で器用に泳ぐ姿の衝撃的な映像で分かりました。つまり肉鰭類のひれは、やがて子孫が陸を歩く脚への“前適応”ではあっても、泳ぎに高機動性を与える進化だったようです。

ホントに上陸したの?アカントステガはほぼ魚生活
約3億6,500万年前の8本指のアカントステガやイクチオステガはエルギネルペトンに上陸第1号の座は奪われましたが、確かにひれと言うより脚になっていて四つ足です。しかし、立派な尾ひれもついたまま、どうも“ほぼ魚生活“だったみたいです。

2度の上陸を挟む「ローマーの空白」
ほぼサカナ生活だったかも?の上陸第一波、デボン紀後期のエルギネルペトン、イクチオステガやアカントステガなどと、上陸第二波の石炭紀後期のエリオプスなど本格的両生類の間に2~3千万年の陸上四足動物(化石)の空白、「ローマーの空白(Romer's Gap)」がありましたが、約3億5,000万年前(石炭紀前期)の5本指のペデルペスの発見が空白を埋めました。

はっきりしない線引き
干潟を歩けそうな脚みたいな鰭(ひれ)なのに深い海の洞窟で暮らすシーラカンス、陸で腕立て伏せ出来そうな鰭なのにまだサカナのティクターリク、上陸パイオニアなのにほぼサカナ生活だったらしい両生類のイクチオステガやアカントステガ・・・。2冊の出典を読んで私、Levalloisbeeが感じることとして、上陸前夜と上陸後のサカナと四つ足(両生類)の線引きははっきりしないナ、と言う印象です。

四つ足上陸は何度もあった?
歩く脚、空気呼吸する肺、潰れない背骨など揃えてサカナの「海兵隊」はナゾの四つ足、イクチオステガたちなど、4億年前ころから何度か上陸したが、その度「橋頭保」を失い、結局、「陸軍」エリオプスなど本格的両生類が上陸し陸の覇権を得た???のかも知れませんね。

出典:「脚・ひれ・翼はなぜ進化したのかー生き物の「動き」と「形」の40億年」 “Restless Creatures; The Story of Life in Ten Movements” 2016年 Matt Wilkinson氏著、神奈川夏子氏訳 (2019年 草思社)
出典:「生物はなぜ誕生したのかー生命の起源と進化の最新科学」 “A New History of Life; The Radical New Discoveries about the Origins and Evolution of Life on Earth” 2015年 Peter Ward氏 Joe Kirschvink氏共著、梶山あゆみ氏訳 (2016年 河出書房新社)
出典:ウィキペディア記事「ティクターリク」、「エルギネルペトン」


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コメント

Re: No title

Beat Wolf様、コメントありがとうございます。確かに、おっしゃる通り「上陸組」は「海中の負け組」だったかも知れませんね。四つ足のご先祖が上陸して今の私たちがある、と思うと「キセキ」ですね。

> 興味深いネタです。
> きっと陸に上がった生物って
> 海では「負け組」だったのではないでしょうか。
> 海洋生物にとって岸辺は生息環境として劣悪で
> 私たちのご先祖は、「追いやられて」そこに逃れた…
> そんな風に想像します。
>
> でも、それで今の私たちの繁栄があるわけですから
> 何が幸いするかわかりません。(笑)

No title

興味深いネタです。
きっと陸に上がった生物って
海では「負け組」だったのではないでしょうか。
海洋生物にとって岸辺は生息環境として劣悪で
私たちのご先祖は、「追いやられて」そこに逃れた…
そんな風に想像します。

でも、それで今の私たちの繁栄があるわけですから
何が幸いするかわかりません。(笑)
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