カンブリア爆発を再考する: 貝殻や手足の前に脳があった |科学ニュース
新しい仮説は、5億年前の動物の多様性の突然の爆発であるカンブリア紀の爆発は、貝殻や手足によって引き起こされたのではなく、複雑な神経系の初期の進化によって引き起こされたことを提案しています。 脳の最初の仮説の要点を模式的に表したもの。画像クレジット: Ariel D. Chipman、doi: 10.1002/bies.70136。 エルサレム・ヘブライ大学のアリエル・チップマン教授は、「エディアカラ後期とカンブリア紀前期の間（約5億5000万～5億2000万年前）は、地球上の動物の進化において最も劇的な時期である」と述べた。 「この期間は、動物の複雑さと多様性の一連の増加を表しており、この間に生物圏は、主に固着性の懸濁液や底部摂食動物の多様性の低い世界から、さまざまな空間で異なる移動モードを使用して移動するさまざまな移動動物で構成され、多様な摂食モードを備えた動的な階層化された生態系を占める多数の動物の体型プランを持つ世界へと移行しました。」 「この転移は一般にカンブリア爆発と呼ばれています。」 チップマン教授は、動物の多様性の増加の背後にある単一の引き金を探すのではなく、カンブリア紀を相互に関連した発展のカスケードとして再構成し、そこでは生態系の複雑さの増大がより洗練された神経系、特に脳の進化を促したという。 捕食者と被食者の相互作用が増加し、海洋環境がよりダイナミックかつ競争的になるにつれ、生物は環境を認識し、処理し、環境に対応するという新たなプレッシャーに直面しました。 この生態学的変化は、増大する量の感覚情報を処理できる、より複雑な神経システムの開発を促進しました。 このフレームワークの中心となるのは、チップマン教授が「脳ファースト仮説」と呼ぶものです。 このモデルは、複雑な神経系を高度な身体構造の副産物として捉えるのではなく、脳の拡大と領域化が早期に起こり、さらなる解剖学的革新を可能にする上で重要な役割を果たしたことを示唆しています。 重要なことに、研究者らは、脳の発達の根底にある遺伝的メカニズムは神経系に限定されなかったと提案している。 コーオプテーションとして知られるプロセスを通じて、これらの同じ遺伝的ツールが他の器官系のモデル化と構築に再利用されました。 既存の発達経路のこの再利用は、特殊な消化器系、高度な感覚器官、分節構造など、より複雑な身体計画の出現を促進するのに役立ちました。 世界的な生物学的複雑性の増大により、特定の動物グループがより広範囲の生態学的ニッチに適応できるようになり、進化の成功に貢献しています。 この影響はすべての生命体にわたって均一ではありませんでした。それどころか、節足動物、軟体動物、環形動物、脊索動物などのグループ、つまり今日大きな構造の複雑さと種の並外れた多様性を示す系統で特に顕著でした。 「単一の『爆発』について考えるのではなく、一連の関連した段階という観点から考える必要がある」とチップマン教授は言う。 「環境がより複雑になるにつれて、動物は情報を処理するためのより良い方法を必要としました。」 「脳の進化によりそれが可能になり、体型やライフスタイルの多様性への扉が開かれました。」 「重要なことは、複雑さの増大は本質的に有利なわけではないということです。多くの生物は比較的単純な体の設計で繁栄してきました。これは、進化の成功が生物の環境の特定の要求に依存していることを強調しています。」 「単一の劇的な出来事から一連の段階的な変化に焦点を移すことで、この研究は動物の多様性の起源を理解する新しい方法を提供します。」 「将来の研究、特に遺伝学と発生生物学は、この仮説を検証し、地球上の生命の軌道を形作る際の脳の役割をさらに明らかにするのに役立つかもしれません。」 チップマン教授の論文は2026年4月に雑誌に掲載されました...