人間にはある種の動物排外主義 があり、進化の歴史の中で最も重要なことは動物の身体計画の出現であると信じる傾向があります。真実は、私たちの地球上の生命は本質的に単細胞であり 、30億年にわたる細菌の化石がこれを裏付けています。大陸の断片化と結合にさらされ、細胞の根本的な革新と生態系の化学変化の後、最も重大な出来事が静かに起こりました。
しかし、動物の生命は、その形態学的多様性により、私たちに最大の魅力をもたらします。これは伝統的に、カンブリア紀の初めの5 億 3,900 万年前 の地質学的瞬間に、ほぼ突然に出現したと考えられていました。生命の大爆発、それは呼ばれています。左右対称で、多関節の脚や触角を持つ多数の生物がいたるところに出現しました。以下では、そのような爆発は起こらなかったこと 、その素晴らしさの前には洗練された動物が存在したことを確認し、生命をもたらした地質学的プロセスを分析します。
約 2400 万年前に起こった大酸化の間、火山は猛烈な活動を経験しました。 – ピーター・ソーヤー・スミソニアン研究所 酸素ホロコースト 24億8000万年から23億2000万年の間。期間: 1 億 6,000 万年。
光合成は、 酸素は 生物にとって決定的なものとなる不要な廃棄物です。 27 億年前 、地球にはケノーランド と呼ばれる単一の超大陸がありました。日は短く、約 18 時間です。太陽の明るさは暗く、現在の明るさの 80% 程度です。大気は二酸化炭素、若干のメタン、硫黄ガスで満たされています 。酸素も保護オゾン層も事実上存在しません。地球の表面には容赦なく紫外線が降り注いでいます。
原始的な古細菌や細菌が 何十億年も生きてきた海は、腐った卵のような強烈な悪臭を放ちます。ケナーランドは、地球に初めて浅い内海と大陸棚を形成しました。高レベルの二酸化炭素は、岩石の著しい浸食を引き起こし、内海や沿岸プラットフォームを鉱物で洪水させます。 24 億 8000 万年前から 24 億 5000 万年前にかけて 、超大陸は分裂し始め、その断片の間にさらに浅い海の出現が生じました。海洋中央部の海嶺は、水中火山や噴気孔を通して地球のマントルからマグマを放出し、大量の鉄を放出するため、猛烈な活動を経験しています。
豊富なミネラル栄養素を利用して、藍藻類細菌 の広大な平原が浅瀬に集中しています。そしてそのとき、人生で最も決定的な瞬間が起こります。 シアノバクテリアは、非常に有毒な副産物である酸素を生成する光合成のプロセスを通じて、太陽から初めてエネルギーを大量に収集し始めます。 24億8,000万年前の微生物のほとんどはこれに耐えることができません。光合成は壊滅的な破壊兵器 を解き放ち 、すべての大量絶滅の中で最初の、そしておそらく最も極端な絶滅を引き起こします。生命の樹の枝全体が剪定されるのは、大気を永遠に変えてしまうほどの大量の残留ガスが送り込まれるためです。
この大規模な絶滅は、生物学者のリン・マーグリス と彼女の息子で作家のドリオン・セーガンによって酸素ホロコーストと呼ばれた。地質学者はこれを大酸化 として知っており、それは2480Maから2320Maの間続きました。遊離酸素は海に溶けた鉄によって化学的に捕らえられ、水に不溶な鉱物である磁鉄鉱と赤鉄鉱 に変化しました。浅い海の底に縞模様の鉄の地層を作ります。これらは、地球規模の酸化の瞬間の地質学的証人です。
5 億 8,000 万年前、ガスキエル氷河が発生し、氷のない地域は残りましたが、このアルゼンチンのペリト モレノ氷河のような景観が形成されました。 -ゲッティ 2. アヴァロンの謎 6億年から5億7千万年の間。持続期間: 3000万年
微生物の生命の 30 億年を経て、エディアカラ紀 (6 億 3500 万～5 億 42000 万年) に大型生物が出現し、地球の歴史の重要な段階を迎えました。 6億年前、私たちの惑星にはパノティア と呼ばれる別の超大陸が存在していました。その地理的構成は漠然と「L」の形に似ており、その大陸塊の大部分は南アメリカ、ローレンシア（北アメリカ）、バルティカ（北欧）、シベリアが頂点を占め、赤道付近の上の線にはアラビア、インド、南極が並んでいます。オーストラリア、中国南部、インドシナは北部地域にあり、ほとんどが浅い海に沈んでいた。この地理的環境は、パンタラサとして知られる世界的な海 に囲まれています。
パノティアの形成から約 2,000 万年後、この惑星は、5 億 8,000 万年前に発生した新原生代最後の超寒冷現象であるガスキエル氷河期 に凍結過程を 経験しました。これまでの氷河現象とは異なり、この氷河期は雪だるま式地球を生成せず、34万年の短期間の間、赤道地域に氷が存在し なかった。これに関連して、アクラマン・クレーターを形成したオーストラリア南部の隕石の影響は、一般に藻類に起因すると考えられている小さな化石であるアクリターク
しかし、最も注目すべきことは、ガスキエ氷河後の氷河の融解で起こり、浅海への栄養素の供給が増加し 、海底の酸素化が進行し、複雑な生命の出現につながる条件をもたらします。このシナリオは、オーストラリアのエディアカラ動物相 を通じて 1946 年以来知られている、世界中の先カンブリア時代の岩石中の多細胞生物の発見によって裏付けられています。これらの生物は、フラクタルな成長パターンと、海底に固定するための付着円盤を持つチャルニア 属など、この時代の生命体の多様性を示しています。
複雑な生命のさらに古い記録を求めて研究が続けられ、ガイ・ナルボンヌとジム・ゲーリングは カナダのニューファンドランドにあるドルック層に行き、そこで最古のエディアカラ化石だけでなく、全長約2メートルのトレパッシア・ワルダエの化石を発見した。知られていますが、最大でもあります。この発見は、エディアカラ紀の深海に優勢だった複雑な生命体 の存在を強調し、地球上の生命の進化の基本的な章を示しています。
史上最古の動物と考えられているエディアカラ紀の絶滅生物「ディキンソニア」の再現。 – シャッターストック 3. エデンのプレデターズ 5 億 5,000 万年から 5 億 3,900 万年の間。持続期間: 1100万年
エディアカラ紀の海底には羽毛状の生物が 大規模に生息し、生命の楽園のような環境を形成していました。 1980年代、アメリカの古生物学者マーク・マクメナミンは、 これらの生物はエネルギー的生存手段として光合成が優勢な平和な生態系の中で捕食者から解放されて生きている と提案し、このシナリオを「エディアカラの庭」 と呼んだ。しかし、この理想的な楽園は、むしろ、それまでの 30 億年の生命の歴史を特徴づけていたライフスタイルの最後の名残を反映しており、より大きな進化のダイナミクスへの移行期を 示していました。
約5億6000万年前、超大陸パノティアが 分裂し始め、ローレンシアとバルティカ が分離し、イアペトゥス海洋が出現した。この断片化プロセスは、将来のゴンドワナ大陸の前駆体であるプロトゴンドワナ 大陸の形成にもつながりました。プロトゴンドワナ大陸は、とりわけオーストラリア、インド、南極大陸のクラトンで構成され、小さなクリメン海によってアマゾン/アパ川微大陸から隔てられています。この大陸再編の時期は、陸上生態系の進化における重要な段階を示しました。
このような地質学的および環境変化の中で、一部の動物は約 5 億 5,000 万年前に硬い殻と外骨格を発達させ始めました 。これは「小型殻動物」として知られる化石のグループです。 その中でも、クラウディナは、 積み重なったアイスクリームコーンを彷彿とさせる、重なり合う方解石で構成される管状構造で際立っています。クラウディナの 一部の標本に円形の穴が存在することは、肉食動物が殻に穴を開けて軟部組織にアクセスしたことによるものと考えられており、捕食の最初の有力な証拠 となり、エディアカラ紀の終わりに向けて比較的大型の捕食動物が出現し、エディアカラ紀の始まりを 示すものであることを示唆している。 最初の捕食者 の出現による陸上生物の歴史の新時代 。
「ハルキゲニア」は、カンブリア紀に出現した、現在では絶滅した多くの動物のうちの 1 つです。 – シャッターストック 4. 軍拡競争の夜明け 5 億 3,900 万年前から 4 億 8,540 万年前の間。期間: 5,400 万年。
約 5 億 3,900 万年前のカンブリア紀前期 、超大陸パノティアは 、ゴンドワナ、ローレンシア、バルティカ、シベリアの 4 つの主要大陸への分割を完了しました。この断片化は、アマゾニア/アパ川とプロトゴンドワナの合併によってゴンドワナを形成しましたが、初期のイアペトゥス海洋は引き続きゴンドワナをローレンシア、バルティカ、シベリアから分離し、パンタラサが広大な空間を占める惑星を構成しました。
浅い海によって浸水していることを特徴とする大陸縁辺は、シアノバクテリアにとって好ましい環境を 提供し、シアノバクテリアは水中の溶存酸素濃度を高めるのに重要な役割を果たしました。この酸素は、複雑な細胞におけるミトコンドリアの発達によって可能になる好気呼吸プロセスが嫌気プロセスよりも大幅に高い代謝パフォーマンスを提供するため、大型の多細胞生物の維持に不可欠でした。ミトコンドリアの存在により 、これらの生物は環境で利用可能なエネルギーを効率的に利用できるようになり、新しい形態の探索とより複雑な生態系の出現につながる進化のマイルストーンをマークしました。
この時期の生物学的革新は 非常に激しく、環形動物、節足動物、腕足動物、有櫛動物、棘皮動物、軟体動物、爪甲動物、海綿動物、長毛動物、半索動物、脊索動物を含む少なくとも 11 の門が初めて出現しました。これらのグループは急速に多様化し、以前は無人だった広範囲の環境に適応し 、多様な生存戦略を開発しました。堆積物の深い掘削や複雑に分岐した巣穴の作成などの新しい戦術の進化は、この時期の生命の適応力とダイナミズムを反映しています。
しかし、最も重要な適応は間違いなく捕食でした 。進化はより直接的かつ効率的なアプローチをとりました。光合成や海に溶けている物質の吸収に依存する代わりに、生物は他の生物を直接消費し始めました。この変化は、新たな「狩るか狩られるか」という力関係 をもたらし、捕食者と被食者の間で進化の軍拡競争が始まりました。これらの相互作用は複雑な適応と反適応の発達を引き起こし、地球上の生命の歴史の前後を特徴付け、現代の生態系の基礎を確立しました。
継続的かつ長期にわたる残忍な火山噴火がペルム紀の大絶滅に関係していると考えられています。地球上の種の 80% 以上が絶滅した – Shutterstock 5. そしてほぼすべての種が絶滅した 5 億 2,190 万年前から 2 億 5,180 万年前の間。持続期間: 60,000 年。
私たちの地球の歴史には、酸素ホロコーストを除けば、他のすべてを覆すような地球規模の生物の消滅があります。私たちは、2億5,100万年前のペルム紀末の大量絶滅 について話しています。これは、海と陸の種の80％から90％の損失に関連しています。これほど終末論的な数字を示したものは他にはありません。胞子状棘皮動物 、板状サンゴ、しわ状サンゴ、グラプトライト、三葉虫 、ユーリプテリド類、棘虫類、板皮類などの重要なグループは永久に排除されました。死亡率の規模は、サンゴ礁と森林という2 つの基本的な生態系が消滅した という事実によって証明されていますが、これは他の大規模な絶滅では起こらなかったことです。
サンゴ礁の生物多様性が失われたとき、新しいサンゴのグループが進化してサンゴ礁を再構築するまでに1,500 万年かかりました 。同様に、森林も事実上消滅し、森林の脊椎動物や昆虫の主要なグループ、そして土壌に生息する生物相である植物生物相も消滅しました。何がこのような災害を引き起こしたのでしょうか？単一の仮説はないことに注意してください。地質学的記録には決定的な証拠は示されておらず、さまざまなもっともらしいシナリオが存在します。
地球上の他の基本的な瞬間と同様に、主要な陸塊はペルム紀の終わりに再び集まりました。この場合、パンゲアとして知られる別の超大陸で、地質科学によって最も最近、そして最初に復元された大陸です。パンゲアはパンタラサとして知られる単一の海に囲まれており、その中には東に開いた小さな流入海、つまり現在の南ヨーロッパと中央ヨーロッパの大部分を覆っていた古テチス海がありました。このような大陸の延長は、熱帯および亜熱帯地域に大きな砂漠を伴う、暑くて乾燥した気候を 生み出しました。
同様に、パンゲアの形成により、生産的で生態学的に多様性のある沿岸地域が減少しました。浅い水生環境は消滅し、豊かな大陸棚で以前は保護されていた生物は、より大きな環境変動と季節的モンスーンにさらされるようになりました。しかし、大陸の生物多様性に対するパンゲアの影響は重要ではないようです 。ペルム紀の終わりまでに、陸生の四足動物相（両生類と爬虫類）は、おそらく現代の哺乳類の群集と同じくらい複雑なレベルの複雑さに達しましたが、突然衰退しました。したがって、超大陸の形成は地球規模の災害の十分な理由ではありませんでした。もっと致命的なことが起こる必要がありました。
最も受け入れられている説明は火山噴火 です。2 億 5,200 万年前、現在シベリア として知られている地域で大規模な噴火が発生し、粘性のある玄武岩溶岩と大量のガス雲が 50 万年間噴出しました。それらは従来の円錐形の火山ではなく、むしろ巨大な亀裂地形の広がりであり、そこから無数の場所から溶岩の噴水が噴出し、本物の燃える海を形成しました。現在、それらはシベリアトラップとして知られる大きな玄武岩台地を形成しています。これは、流れスタックの端が階段状の輪郭をしているためです（スウェーデン語のトラップ、「階段」に由来）。
火山活動の際に放出された二酸化炭素は、 温室効果ガスの影響で進行性の地球温暖化を引き起こしました。繰り返される噴火により、飽和するまでガスが大気中に送り込まれ続けました。陸上では、火山ガスが雲に覆われ、酸性雨が発生します。木々は枯れ、それを支えていた土壌もろとも流され、景観を奪い去った。
海上では状況はそれほど良くありませんでした。海水温は 25℃から28℃の間でした。赤道と両極の間の温度差によって生じた海流が止まり、海流は動きを続けることで海に酸素を供給した。酸素が更新されなければ、海洋生物相の多くは窒息死し、その一方で紫細菌として知られる一種の生物が増殖し、水を奇妙なピンク色に染めた。これらの細菌は致死性のガスである硫化水素 を放出し、パンタラサを腐った卵のような臭いがするピンク色の海に変えました。
海洋温暖化により、さらに強力な温室効果ガスであるメタンの凍結した塊が深海から放出された可能性があります。大量のこの物質が巨大な泡の形で表面に上昇しました。それが大気中に取り込まれると、温暖化がさらに進み 、海底に蓄積されたガス堆積物がさらに放出される可能性があります。このプロセスは、暴走温室効果と呼ばれる正のフィードバックスパイラルで続きました。自然システムは二酸化炭素レベルを減らすことができず、すべてが制御不能に なり、地球は生物学的に荒廃した状態になりました。
生命は 2 億 5,100 万年前に完全な絶滅に非常に近づきました。しかし、幸運な割合 (5% ～ 15%) の種は生き残り 、エピソード後になんとか多様化することができました。その一例は、最も一般的な四足動物としての地位を確立したブタほどの大きさのディキノドン類の爬虫類であるリストロサウルスでした。おそらく、この黙示録的なエピソードの最も前向きな教訓は、生命の大きな抵抗、生命が母なる地球とともに維持する絶え間ない脈動、そしてその殲滅能力に注目することです。進化のボトルネック という非常に厳しい時期を経て、生物多様性はなんとかゆっくりと回復し、哺乳類や恐竜などの新しい生物の発達が可能になりました。
