The oldest spiral Nogrobs (Polychaeta, Serpulidae) from the Pliensbachian/Toarcian boundary (Oujda Mountains, eastern Morocco)

深海、ほとんどの生物が足場を見つけることのできない柔らかく泥状の海底において、ある特殊なグループの海洋蠕虫（ぜんちゅう）が、独自の生存戦略を進化させてきました。これらはセルプルス科（serpulids）と呼ばれる、軟らかな体を取り囲む硬い石灰質の棲管（せいかん）を持つ管棲虫です。ほとんどのこれらの虫は、岩や貝殻に管をしっかりと接着させますが、ごく少数の珍しい系統は異なる戦略を発達させました。彼らは付着せず、漂ったり、堆積物の上に横たわったりして生活しています。これを行うために、彼らはしばしば螺旋形を採用します。この螺旋は「スノーシュー（かんじき）」のように機能し、虫の体重を分散させることで、泥の中に沈み込まないようにしています。科学者たちは、この特定のライフサイクルを「形態形成カウントダウン・プログラム」と呼んでいます。これは予測可能な成長の順序を指す専門用語であり、虫はまず小さな物体に付着することから始まり、きつく巻いた螺旋へと成長し、固定していたものから離れ、そして海底に平らに横たわります。時には、水中の水へと到達するために、最後には短く真っ直ぐな煙突のような管を伸ばすこともあります。

数十年にわたり、これら螺旋状の虫の化石記録は謎に包まれてきました。最古の既知の例は、実際よりもずっと新しい時代のものであると考えられてきました。また、付着型の祖先から自由移動型の末裔へとつながる進化の経路も不明確でした。さらに、彼らの殻の内部構造（管を構成する結晶の微視的な配列）は、これら古代の螺旋形のものについてはほとんど研究されてきませんでした。この微視的な証拠がなければ、見た目が似ている殻が同じ科に属しているのか、それとも単なる偶然の類似物なのかを判断することは困難でした。これらの虫がどのようにして、いつ初めて柔らかい海底で生活することを学んだのかを理解することは、海洋生物の歴史を再構築し、生物がいかにして何百万年もの歳月をかけて環境の変化に適応してきたかを解明する助けとなります。

研究チームは今、この進化の物語のタイムラインを大幅に遡らせました。モロッコ東部のウッジダ山脈において、彼らはジュラ紀前期のプレジアン・トアルシアン期の境界に遡る、既知の最古の螺旋状セルプルス科の化石を発見しました。化石は、かつて古代テチス海の縁にあった浅い海底の柔らかい泥であった、マールおよびマール質石灰岩の層の中で発見されました。マンフレッド・イェーガー率いるチームと、ヨーロッパやモロッコの諸機関からの共同研究者たちは、この新種を Nogrobs (Tetralysis) zekkarensis と命名しました。この発見は、その年代だけでなく、付着せずに柔らかい堆積物の上で生活する能力が、以前考えられていたよりもずっと早くに、しかも同じ属の非螺旋型の最初のメンバーとほぼ同時に出現したことを裏付けているという点で重要です。

研究者たちは、この新しい虫の管を約100本収集しました。顕微鏡による観察と高解像度の写真撮影を通じて、彼らは特徴的な形状を観察しました。それは通常3回転半の、きつく巻いた螺旋形です。管には長さ方向に4本の丸い隆起があり、これにより断面はやや正方形または台形のような形をしています。興味深いことに、これらの虫は左巻きの方向に巻くことを好む傾向があり、標本の約4分の3がその方向に螺旋を描いていました。ほとんどの化石は、期待通りの成長パターンに従っていました。つまり、固形物（貝殻の破片など）に付着する小さな直線の初期管に続き、付着から離れて柔らかい底に横たわるためのきつい螺旋へと続くものです。しかし、約18パーセントの標本は異なっていました。彼らは生涯を通じて、小さな二枚貝の殻のような固形物に付着したままでした。これは、この種が柔らかい泥の上で生活する技術を習得していた一方で、一部の個体は依然として古い付着型のライフスタイルにしがみついていたことを示唆しており、おそらく進化における移行段階を表していると考えられます。

この古代の虫の生物学を理解するために、チームは管の内部を調べました。彼らは化石を研磨し、弱い酸でエッチングすることで、その微視的な構造を明らかにしました。その結果、管の壁は2つの異なる層で構成されていることが分かりました。外層は背の高い球状の結晶で構成され、内層は不規則に配向した柱状の結晶で構成されていました。この特定の微細構造の組み合わせは、以前は単純な単層の壁を持つと考えられていた属 Nogrobs ではこれまで見られなかったものです。このような古代の種における複雑な二層構造の存在は、これら異なるタイプの虫の間の進化的な分岐が、その歴史の非常に早い段階で起こったことを示唆しています。

この発見は、これらの虫の分類に関するより広範な再評価をも促しました。研究者たちは、化石セルプルス科全体をレビューし、その形状、螺旋成長の有無、および微視的構造に基づいて、属 Nogrobs を6つのサブグループに分ける新しい体系を提案しました。彼らは、常にきつい螺旋を作る、義務的な螺旋形成を行うグループに対して、古い名称である Tetralysis を復活させました。また、管に沿って多数の環状の隆起がある別の初期ジュラ紀の虫のグループに対して、新しい属 Annuloserpula を導入しました。さらに、イギリスの既知の種に関する命名ミスを修正し、異なる種との混同を避けるために、その種を Nogrobs (Tetraditrupa) folkestonensis と改名しました。

おそらく最も驚くべき発見は、これら二つの非常に異なる形態の虫が、同時期かつ同じ場所で共存していたことです。同じモロッコの岩層において、チームは新しい螺旋状の種を、異なるサブグループに属する非螺旋状の種と共に発見しました。これは、付着型の非螺旋虫と、自由移動型の螺旋虫へと至る進化の経路が、ジュラ紀前期までにすでに分岐していたことを示しています。螺旋状の虫が、複雑な内部構造と特定の成長プログラムを備えた高度に特化した存在であった事実は、彼らの祖先がさらに長い期間、おそらく三畳紀後期またはジュラ紀前期にわたって進化しており、その時期の化石はほとんど見つかっていないことを示唆しています。

また、この研究は、これらの虫を取り巻く生命のコミュニティについても光を当てました。モロッコの化石は、アンモナイト、ベレムナイト、および様々な貝類と共に発見され、豊かな浅海生態系の姿を描き出しました。いくつかの虫の管には、小さな茶色の管状の構造が付着していました。研究者たちは、これらの小さな管の持ち主を確実に特定することはできませんでしたが、それらが同じ虫の幼体であるか、あるいは、より大きな殻の上に生息していた別の未知の管棲虫である可能性を指摘しました。この相互作用は、柔らかく動く泥の上で、生物たちが空間や資源をめぐって競い合っていた、古代の海底における複雑な生命の網を浮き彫りにしています。

形態の詳細な記述と、史上初の微視的な殻構造の観察を組み合わせることで、本研究は、何百万年も前に海洋生物がいかにして柔らかい海底に適応したかについて、より鮮明なイメージを提供しています。これは、「スノーシュー」戦略、すなわち付着せずに柔らかい堆積物の上で生活する手法が、古代の革新であり、記録されているよりもずっと早くに出現したことを裏付けています。モロッコにおけるこれらの虫の発見は、単に新種をリストに加えるだけでなく、彼らの進化のタイムラインを書き換え、付着した固定された生活から自由な移動生活への移行が、膨大な地質学的時間の広がりの中で展開された複雑なプロセスであったことを示しています。