質問: およそ5億4000万年前に起こったとされる、アノマロカリスなど多様化した生物が一気に出現した現象のことを何というでしょう?
回答: カンブリア爆発

タイトル: 生物大放散事変
 そのため、この現象を単純に説明することはできず、多くの地質学的・生態学的要因が相互作用して生物が多様化したと考えられている。

タイトル: 動物
また、エディアカラ紀の5億7500万年前から5億4100万年前にかけてはエディアカラ生物群と呼ばれる生物群が多く見つかっている。エディアカラ生物群とカンブリア紀以降の動物との類縁関係は未だはっきりしていないが、その形態からランゲオモルフ Rangeomorpha、Dickinsoniomorpha、Erniettomorphaに分けられる。エディアカラ生物群は新原生代クライオジェニアン紀の全球凍結(スノーボールアース、全地球凍結)の後、5億7500万年前から5億6500万年前の間に放散(Evolutionary radiation)したと考えられ、それを「アヴァロンの爆発 Avalon explosion」と呼ぶ。

タイトル: カンブリア紀
現在の生物と比べ、非常に奇異な姿をした生物が多く見られ、この時期の生物群を総称して「カンブリアンモンスター」とも呼ばれる。この時期の初期には動物門のほとんどすべてが出現したと考えられ、この時代に動物の多様性が一気に増大した可能性がある。これをカンブリア爆発と呼ぶ。

タイトル: カンブリア爆発
カンブリア爆発(カンブリアばくはつ、英: Cambrian explosion)とは、古生代カンブリア紀、およそ5億4200万年前から5億3000万年前の間に突如として今日見られる動物の「門(ボディプラン)」が出そろった現象である。カンブリア大爆発と呼ばれる事もある。

タイトル: 生物多様性
今日の地球上に見られる生物多様性は約40億年の進化の結果である。科学によっても生命の起源の詳細は不明であるが、地球形成後10億年(35億年前)には生命が確立したことを示唆する証拠がある。約12億年前までは、全ての生命はバクテリアなどの単細胞生物であった。顕生代の生物多様性の歴史は、ほぼ全ての動物の門が揃った約5億4000万年前のカンブリア爆発の時期に開始し、急速に発展した。その後、大量絶滅として分類される定期的な多様性の大量消失があった他には、約4億年の間、地球的規模の生物多様性の変化には傾向はなかった。化石記録に示された見かけの生物多様性は、ここ数百万年間が地球史上で生物多様性が最も豊富である時期であることを示唆している。しかしながら、全ての科学者がこの観点を支持している訳ではない。

タイトル: 生物大放散事変
オルドビス紀の生物大放散事変(せいぶつだいほうさんじへん、英: Great Ordovician biodiversification event、GOBE)は、カンブリア爆発から4000万年後の古生代オルドビス紀を通じた動物の爆発的な進化と放散のことである。目立ったカンブリア紀型動物群は生物大放散事変で姿を消し、濾過摂食者や漂泳生物に富む古生代型動物群が取って代わった。生物大放散事変はカンブリア紀末の大量絶滅(英語版)に続いて起こり、大放散事変の後の動物相は大規模な変化を遂げることなく古生代において支配的であり続けた。海洋生物の多様性は古生代に典型的なレベルにまで増加し、生物の形態学的な差は現代のものと同様であった。多様性の増加は、全球的なものでも瞬間的なものでもなく、それぞれの場所でそれぞれの時期に起こった。

タイトル: 動物
かつては現在とは無縁で現生動物よりも多数の動物群が突然出現したと考えられていたが、カンブリア紀以前の動物化石が発見されたり、カンブリア紀の生物群と現生の動物との類縁関係が判明してきたため、現在ではカンブリア爆発は複雑な器官(眼、触手、脚)を獲得したことよる活発な行動様式の発達および硬組織の発達による左右相称動物の多様化であると捉えられている。5億3200万年前には Aldanella yanjiahensis と呼ばれる軟体動物の化石が見つかっている。約5億2100万年前(トモティアン)になると、動物は眼を獲得し、それまで意味を持たなかった硬組織が防御や捕食に有利になり、それが軍拡競争として働いて多様な姿を持つ動物群が現れたと考えられている(光スイッチ説)。また分子時計の解析から遺伝子レベルの生物の爆発的多様化はこれより数億年早いと考えられる。

タイトル: 地球史年表
生命の多様化、カンブリア爆発

タイトル: 先カンブリア時代
真核生物の出現は不確かだが、21億前までには最初の真核生物が表れたと推定されている。ただし、初期の真核生物の系統の多くは残っておらず、多様化が進んだのは11億年前とする説がある。米国テキサス州とインドでの古い不確かな報告以外では、複雑な多細胞生物と考えられる最古の証拠は約6億年前のものである。世界各地の約6億年前から約5億4200万年前にかけての地層から、現在のものとは全く違う無脊椎動物の痕跡が見つかっている。これらはエディアカラ生物群と呼ばれる。先カンブリア時代末期の5億4,400万年前には、異なった形態の生物が出現する。これは「有殻微小動物群」(Small shelly fauna) と呼ばれるが、詳しい事はほとんど分かっていない。この生物群は顕生代の始め、カンブリア紀のごく初期に消滅し、入れ替わるようにして多様な生物群が出現した。

タイトル: アノマロカリス
アノマロカリス(Anomalocaris)は、約5億年前の古生代カンブリア紀の海に生息したラディオドンタ類(アノマロカリス類)の節足動物の一属。ラディオドンタ類の中で最も有名な属であり、長い前部付属肢と扇形の尾部をもつ、遊泳性の捕食者であったと考えられる。カンブリア紀の代表的動物としてカナダのバージェス頁岩(バージェス動物群、ウリューアン期)から発見された模式種(タイプ種)であるアノマロカリス・カナデンシス(Anomalocaris canadensis)が有名であるが、アメリカ、中国、オーストラリアなど、カンブリア紀の異なる時代と地域に生息した未命名の種類もいくつか発見されている。特異な形態によって、かつては現存する動物の分類群に収まらない「プロブレマティカ」(未詳化石)の代表例として語られてきた古生物である。

タイトル: アノマロカリス
特に前部付属肢の部分である「アノマロカリス」に関しては、別の解釈が提唱されており、例えば Henriksen (1928) にツゾイア(Tuzoia)という背甲によって知られる節足動物の単離した腹部と思われ、Briggs (1979) に未発見の1 m以上の巨大節足動物の脚と考えられた。こうして数十年も不明確であった「アノマロカリス」、「ペイトイア」と「ラガニア」の本質だが、古生物学者ハリー・ウィッティントン(Harry B. Whittington)とデリック・ブリッグス(Derek Briggs)が1980年代に行われる研究によって解明され始めた。1980年代初期、ウィッティントンが「ラガニア」に似た所属不明の化石標本 GSC 75535 を解析したところ、その先端から1対の「アノマロカリス」と1つの「ペイトイア」に似た構造が発見された。

タイトル: 進化
たとえばカタツムリの殻の巻きは単一の遺伝子によって決定されているが、この遺伝子に突然変異が起こって右巻きになると、巻きの違う個体同士は交尾できないことが多いので、生殖隔離が成立する。植物では、倍数体(全ゲノムが倍化した個体)が、もとの種と生殖できなくなることによる種分化がかなり頻繁に起こっていると考えられている。地層中の化石の出現パターンを調べると、基本的な形態はあまり変化しないで安定な状態にあり、新しい形態をもつ化石は、ある地層に突然現れ、その後長い年月の間、形態はふたたび安定して、あまり変化しないという傾向がある(ただし、古生物学でいう「突然」とは数万年程度の時間を指す)。古生物学者のエルドリッジとグールドは、このような現象を断続平衡現象と呼んだ。彼らは、進化は種分化のときにのみ急激に起こり、その他の期間は停滞すると主張した。

タイトル: アノマロカリス
アノマロカリス、特にその模式種(タイプ種)であるアノマロカリス・カナデンシス(Anomalocaris canadensis)はカンブリア紀の古生物の中でも複雑な発見史をもつ。最初は19世紀後期から長い間に前部付属肢が甲殻類の胴部と思われ、20世紀後期を初めとしてペイトイア(=ラガニア)の特徴と混同して復元され、2010年代においてもいくつかの特徴を更新され続けていた。アノマロカリスがカナダのバージェス頁岩(バージェス動物群)で最初に発見された頃は、単離した前部付属肢の化石標本のみ知られている。

タイトル: アノマロカリス
また、アノマロカリスや他のラディオドンタ類の完全な化石が発見される前に、放射状の円盤らしき化石と縦長い動物の体らしき化石が先に発見され、前者は刺胞動物のクラゲである「ペイトイア・ナトルスティ」(Peytoia nathorsti)、後者は棘皮動物のナマコである「ラガニア・カンブリア」(Laggania cambria)と、それぞれアメリカの古生物学者チャールズ・ウォルコット(Charles Walcott)の記載(Walcott 1911a)に別々の動物門の種として命名された。しかし、これらの化石については、次のような疑問があった。

タイトル: カンブリア爆発
そのために化石記録は短期間で爆発的に多様化したように見える。パーカーはカンブリア爆発を「多くの門が同時期に一斉に硬組織を獲得した現象」と推定している。カンブリア爆発の原因として、スノーボールアース(雪球地球)の終結との関連性が従来から指摘されていたが、パーカーはスノーボールアース終結からカンブリア爆発まで、少なくとも3200万年も経過していることから、関係があったとしても間接的なものにとどまると述べている。約10億年前に多細胞生物が出現し、その後、8億 - 6億年前 にスノーボールアースの間、生物は存在し続けた。多細胞生物は原口を獲得し、強力な捕食能を有するに至った。海底には熱水鉱床などの熱水を発する箇所があり、スノーボールアースの間、その近辺で生物は隔離されて生存したと考えられる。このような地理的な隔離は、ガラパゴス諸島やオーストラリア大陸のように生物の多様性を形成する。

タイトル: 顕生代
これらの必然性から生物の多様化が進んだと考えられている。カンブリア紀の浅海における生物量としては、節足動物の三葉虫と腕足類が優勢であった。カンブリア紀に発生した生物の中には現在見られない形の動物も多く存在したが、それらの動物はカンブリア紀末までに大部分が淘汰された。三葉虫の硬骨格や腕足類の殻は化石として残り易いため古くから世界各地で産出しており、1970年代まで「カンブリア紀」の生物相はこのような硬骨格生物が主体であると考えられてきた。カンブリア紀の捕食者として有名な「アノマロカリス」の全体像が解明されたのは1970年代で、上記「バージェス頁岩」の研究による。その後1980年代からグリーンランドのシリウスパセットや中国の澄江(チェンジャン)での化石発掘と研究により(澄江動物群参照)、カンブリア紀の多様な生命の状況が判明した。オルドビス紀は約5億年前から約4億4千万年前までの期間である。

タイトル: アクリターク
アクリターク (Acritarch) は分類不能な微化石の総称である。およそ32億年前から現在まで産出する。その多様性は、捕食動物の出現やカンブリア爆発などの大きな生態学的イベントを反映している。

タイトル: 大量絶滅
多細胞生物が現れたエディアカラン以降、5度の大量絶滅(オルドビス紀末(O-S境界)、デボン紀末(F-F境界)、ペルム紀末(P-T境界)、三畳紀末(T-J境界)、白亜紀末(K-Pg境界))と、それよりは若干規模の小さい絶滅が数度あったとされる。大量絶滅の原因については、K-Pg境界のように隕石や彗星などとの天体衝突説が有力視されている事件や、P-T境界のように超大陸の形成と分裂に際する大規模な火山活動による環境変化(「プルームテクトニクス」も参照)が有力視されている事件など様々であり、その原因や原因についての仮説は一定しているわけではない。大量絶滅の直後には、空席になったニッチ(生態的地位)を埋めるべく、生き延びた生物による急激な適応放散が起きる。

タイトル: 生物大放散事変
カンブリア爆発で分類学における現代の門が誕生したとするなら、この門を埋めることのできる現生・化石綱と下位分類は生物大放散事変で誕生した。生物大放散事変は地球規模の生物多様性を2倍に拡大させており、古生代の最も強力な種分化イベントの一つと考えられている。この時期の顕著な分類学的多様性の爆発は、多関節腕足類・腹足類・二枚貝類などで見られた。分類学的多様性は多様化し、海洋生物の目の総数は2倍、科と属の数は3倍に増加した。多様化に加えて、生物と食物網は複雑性を増した。分類群は局所的な生息域を持つようになり、地球上の場所によって様々な動物群が生息するようになった。また、サンゴ礁や深海の生物群集は独自の特徴を帯び始め、他の海洋生態系とはより明確に区別されるようになった。

タイトル: アノマロケリス
アノマロケリス (Anomalochelys ) は、白亜紀後期の約9,500万年前に生息した陸生のカメ。爬虫綱 - カメ目 - 潜頚亜目 - ナンシュンケリス科。学名は「奇妙なカメ」の意。

タイトル: カンブリア爆発
スノーボールアースの地理的な隔離の間、どのように捕食するか、どのように捕食から逃れるかの観点から多細胞生物は多様性を形成し、これがエディアカラ生物群やバージェス動物群のような多様性を形成し、スノーボールアース終結からカンブリア爆発まで、少なくとも3200万年も経過していることから、その間、全地球的な捕食と被捕食の生存競争が存在したと考えられる。バージェス動物群に見られるアノマロカリスやオパビニアなどの大型捕食動物の出現とともに、カンブリア爆発の際には堅い外骨格をまとった動物が多く見られるようになった。エディアカラ生物群は、新たに出現した捕食動物に食い尽くされて絶滅したとも言われている。

タイトル: 生物大放散事変
約5億年前のSteptoean Positive Carbon Isotopic Excursion 事変(SPICE event)の後、陸上に進出した地衣類や火成活動の作用で豊富な有機窒素化合物や鉄が海洋にもたらされ、生態系の底辺に位置する光合成を起点に現代型食物網の原型が形成されていった。

タイトル: 進化発生生物学
その遺伝子を動物が獲得したのは古代だと考えなければならず、はなれた動物の共通の祖先をたどると、エディアカラ時代の前、約6億3,500万年前に獲得されたと考えないといけないことは明らかであった。Evo-devoは、すべての動物の体が発生中にどのようにつくられるのかを解明し始めた。

タイトル: カンブリア爆発
従来、「カンブリア大爆発」は、カンブリア初期に一斉に生物の体制が出そろった現象と説明されてきた。これはスティーヴン・ジェイ・グールドに依るところが大きい。グールドはカンブリア紀に異質性(生物の体制の種類)が爆発的に増加し、その後は減少に向かっていると主張した。彼によればこれは偶然か、自然選択では説明できない何らかのメカニズムが存在することになる。その後の分子遺伝学の進歩から遺伝子の爆発的多様化はカンブリア爆発のおよそ3億年前に起こっていることが分かり、カンブリア初期に短期間に大進化が起こったわけではないとの考え方が主流となった。すなわちカンブリア爆発は「化石記録の」爆発的多様化であり、必ずしも進化的な爆発を意味しない。

タイトル: カーニアン
約2億3000万年前にはカーニアン多雨事象が生じ、地球規模の気候変動と生物相の変遷が引き起こされた。それまで乾燥していた気候が100万年以上も湿潤化し、アンモナイトやコノドント、外肛動物およびウミユリ綱が多く絶滅した。カーニアン湿潤化イベントに続いて恐竜や鱗竜類が出現し、球果植物門や石灰質の微生物、イシサンゴ目が繁栄した。カーニアンからヘッタンギアンにかけては二枚貝の科数が急激に増大した時期にあたる。最も原始的とされる恐竜のエオラプトルは約2億3100万年前から約2億2800万年前にかけて生息しており、恐竜が出現した時代でもある。

タイトル: 顕生代
カンブリア紀の示準化石はフィコデス属ペダム種(Phycodes属Pedum種)の生痕化石とされ、その年代はナミビア南部にある先カンブリア紀からカンブリア紀へ連続している地層の年代分析から約5億4200万年前とされた。すなわちスノーボールアースが終わってわずか1億年弱の間に多細胞生物は硬い殻を持ち海底の泥の中にもぐるようになった。硬い殻の獲得と海底地下へもぐる行動は、いずれも強力な捕食者から身を守るための手段であったと考えられる 。実際カンブリア紀の地層からは当時としては強大な肉食動物アノマロカリスや、食物となる生物を捕獲するための長いノズルを有するオパビニアなどが見つかっている。

タイトル: 顕生代
さらに栄養塩類の増加で増えた生物の死骸も(腐敗する前に)急速に堆積する堆積岩中に取り込まれ、その結果腐敗による二酸化炭素の発生が減って酸素が増えたことが確認されている。温室効果の高い二酸化炭素の大幅な減少は極端な寒冷化を引き起こし、顕生代の始まる約5億4200万年前の1億年前に、地球全体が凍結するスノーボールアース(全地球凍結)事件が起こった。最後のスノーボールアース事件であるマリノアン氷河時代の年代値は約6億6500万年前から6億3500万年前と推定されている。スノーボールアースが終わった後、大気中に増大した酸素を利用して多細胞生物の進化が進んだ。生物は単細胞生物として発生しその後多細胞生物へと進化した。

タイトル: スノーボールアース
原生代後期のスノーボールアースが始まる前(10億年前)の生物界は単細胞生物が主体で、多細胞生物は小形の菌類などがようやく出現し始めた段階であった。しかしスノーボールアースが終了した原生代末のエディアカラ紀(6.2 - 5.5億年前)には、エディアカラ生物群と呼ばれる大形生物が出現している。大きなものでは長さ1mを超える生物化石がオーストラリア南部のエディアカラ丘陵から産出した。この突然の大形生物出現とスノーボールアースの関係について検討が行われている。なお生物の進化は加速し、その次のカンブリア紀にはバージェス頁岩化石に代表される多様な生物群が生まれた(カンブリア爆発)。