Research press release

進化:初期の魚類に「指」があったことを示す化石

Nature

Evolution: Fossil reveals early ‘fish fingers’

このほど胸鰭に指のような付属肢の骨格を持つ化石魚が発見され、脊椎動物の手(前肢)の起源に関する手掛かりが得られた。この化石は、魚類から陸生脊椎動物への進化の1段階を示すと考えられている魚類Elpistostege watsoniの最も完全な標本である。この研究報告が、Nature に掲載される。

四肢類(4本足の脊椎動物)が出現したのは約3億7400万年前だったことが、骨格化石から示唆されているが、それより古い化石の一部に四肢の痕跡があり、出現時期がさらにさかのぼることを示唆している可能性がある。これまでのところ、脊椎動物が陸上に移動した時の進化の記録は、デボン紀中期から後期(3億9300万年~3億5900万年前)の四肢類様魚類Elpistostegaliaの化石数点に大きく依存している。しかし、これらの化石からは、胸鰭(前鰭)の完全な骨格構造が明らかにならなかった。

今週掲載されるRichard Cloudier、John Longたちの論文では、これまでに発見された最も完全なElpistostegaliaの化石について説明している。これは、長さ1.57メートルのE. watsoniの化石標本で、カナダのケベック州ミグアシャのエスクミナック層から発見された。この研究で、Cloudierたちは、高エネルギーX線CTスキャンを用いて、胸鰭の完全な骨格構造を明らかにした。E. watsoniの胸鰭骨格には、2本の識別可能な指があり、この他に指と推定されるものがあと3本あったが、胸鰭には鰭条も保持されていた。Cloudierたちは、こうした骨の配置は、胸鰭で見つかった最も四肢類に類似した実例だと結論付け、脊椎動物の手は、Elpistostegaliaの胸鰭内の骨格パターンから生じたという見解を示している。

The discovery of a fossil fish with skeletal digit-like appendages in the pectoral fin provides insights into the origins of the vertebrate hand. The fossil, described in Nature, is the most complete specimen of Elpistostege watsoni, a fish thought to represent an evolutionary stage in the transition of fish to land vertebrates.

Skeletal remains suggest that the appearance of tetrapods (four-limbed vertebrates) occurred approximately 374 million years ago, but some older fossils contain impressions of limbs that could imply an even earlier origin. Until now, the evolutionary record of vertebrates as they moved onto land has relied heavily on the anatomy of a few tetrapod-like fish fossils called elpistostegalians, from the Middle and Late Devonian (393 - 359 million years ago). However, none of these fossils have revealed the complete skeletal anatomy of the pectoral fin (fore-fin).

Richard Cloutier, John Long and colleagues describe the most complete elpistostegalian fossil found to date; a 1.57 metre-long specimen of E. watsoni from the Escuminac Formation of Miguasha, Quebec, Canada. Using high-energy computed tomography (CT) scans, the authors were able to determine its pectoral fin anatomy. They found that the pectoral fin skeleton of E. watsoni had two identifiable digits and potentially three more putative digits, but the fin still retained fin rays. They conclude that this arrangement of bones is the most tetrapod-like example found in a pectoral fin and suggest that the vertebrate hand arose from a skeletal pattern within the pectoral fin of elpistostegalians.

doi: 10.1038/s41586-020-2100-8

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