2億9000万年前の嘔吐物の化石

ブランドン大学の研究者が解明に協力：ブロマッカーから発見されたリガージタライト

ブランドン大学（Brandon University）の研究者が、ドイツ中部のブロマッカー（Bromacker）化石産地で発掘された約2億9000万年前のリガージタライト（regurgitalite：吐出物化石、いわゆる「化石化した吐瀉物」）の解明に貢献した。この発見は、ブランドン大学のMark MacDougall博士らが共著者として今週、査読付き学術誌『Scientific Reports』に詳述された。この発見は、完全に陸上の生態系において捕食者が吐き戻した食事として確認された最古の例である。この標本には部分的に消化された骨が整然とした塊の状態で保存されているため、地面に散らばった骨からはめったに得られないような摂食行動や捕食・被食関係を読み取ることができる。

ブランドン大学の研究者がペルム紀初期の生態系における摂食行動の解明に貢献

このリガージタライトが重要である理由は、多くの化石群集に見られるような遺骸の蓄積ではなく、単一の摂食イベントとその結果を記録している点にある。研究チームは高解像度CTスキャンを用いて塊の中にある数十の骨片をマッピングし、少なくとも3種類の異なる獲物に由来する遺骸を特定した。それらは、小さな爬虫類、トカゲに似た素早い脊椎動物、そしてはるかに大きな草食動物の肉片である。これらの混ざり合った内容物は、骨の大きさや配列と相まって、ディメトロドン（Dimetrodon）に近い進化段階のペリコサウルス類などのトッププレデター（頂点捕食者）が、処理しきれない量を飲み込み、後に食事の一部を吐き出したことを示唆している。

手法と証拠

研究者は、一連の非破壊技術を用いて標本にアプローチした。CTスキャンによって岩石内部の骨の位置と形状の仮想3次元マップが作成され、研究チームは重なり合う断片を分類し、この集合体が偶然の蓄積ではなく胃の中のパッキングを反映しているかどうかを検証することができた。周囲の堆積物と骨片の周囲の鉱物コーティングの化学分析により、通常の母岩とは異なる組成が明らかになった。これは通常の埋没堆積物ではなく、続成作用によって変化した消化管内容物と一致するパターンである。骨の配列、混合された分類学的シグナル、そして地球化学的な異常を総合すると、これらの証拠は、この物体がリガージタライトであるという解釈を裏付けている。

研究者はどのように標本の年代特定と識別を行うのか

このリガージタライトの年代は、ブロマッカー遺跡の確立された地質学的文脈から導き出されている。この化石が豊富な層の堆積物は、約2億9000万年前の岩石と相関している。数十年にわたるブロマッカーでのフィールドワークと地域的な相関関係から構築された層序学的枠組みが、時間的根拠を提供している。内部の骨の特定には比較解剖学が用いられた。スキャンされた断片は、ブロマッカーの動物群や関連するペルム紀の分類群から知られている骨格要素と比較された。異なる大きさや形態の骨が密集した状態で一緒に見つかった場合、解剖学的な一致と空間的関係は、古生物学者が他のタフォノミー（化石化過程）によって運ばれた骨の寄せ集めと、飲み込まれて吐き出された食事とを区別する手がかりとなる。

リガージタライト対コプロライト

吐出物の化石（リガージタライト）と糞の化石（コプロライト）は、動物の消化プロセスの異なる段階を記録しており、そのため保存されている情報の種類も異なる。リガージタライトは、捕食者が消化できなかった、あるいは排出することを選んだ、骨、鱗、植物片などのより頑丈であまり咀嚼されていないものを含む傾向がある。それらはしばしば構成要素の配向したパッキングを示し、コプロライトに典型的な均質化された基質を欠いている。一方、コプロライトは一般的に、粉砕された骨、鉱物化した有機残渣、圧縮された糞便マトリックスなど、より徹底的に処理された物質を含んでいる。今回のケースでは、多くの骨に整列が見られ、消化による摩耗が比較的少ないことが、その塊が排泄されたものではなく吐き出されたものであることを示す重要な手がかりとなった。

化石化した食事が明らかにする古代の食性と生態系

個々のリガージタライトは稀少だが、消費（捕食）者と消費（被食）されたものを直接結びつけるため、科学的に価値が高い。この標本は、約3億年前のある一日に単一の捕食者が何を食べていたかという窓を開き、古生物学者に孤立した骨からの統計的推論ではなく、栄養段階の相互作用のスナップショットを提供する。一つの塊の中に複数の種類の獲物が存在することは、小さな脊椎動物に加えて大きな草食動物の一部も食べるという、機会主義的な混合食性を示唆している。また、消化できない部分を選択的に排出することを含む複雑な捕食戦略が、ペルム紀の陸上生態系ですでに確立されていたことを証明している。このような行動には現代の類似例がある。今日の猛禽類やフクロウ、一部の爬虫類は、消化できない残骸をペレットとして日常的に排出しており、この化石はその生態学的戦略の古代の対応物を示している。

化石化した吐出物の研究に使用される技術

CTスキャンと比較解剖学のほかに、リガージタライトを研究するチームは顕微鏡写真、微細形態学、元素分析を組み合わせて、保存された組織や置換された鉱物の特徴を明らかにする。CTスキャンにより、研究者は塊をデジタル的に解剖し、断片を分離して、あり得べき解剖学的位置を再構築することができる。地球化学的な調査では、消化液によって濃縮された鉱物相や微量元素を特定でき、薄片作成と顕微鏡観察により、骨の表面に胃酸によるエッチング（腐食）や摩耗の痕跡があるかどうかが明らかになる。これらの独立した証拠を積み重ねることで、古生物学者はある塊が単なる骨の蓄積ではなく、吐き戻された物質であるという確固たる解釈を導き出すことができる。

背景とブロマッカーで続く発見

ブロマッカー産地は、ペルム紀初期の陸上の生命を照らし出す、極めて保存状態の良い一連の陸上化石を産出してきた。この遺跡は、骨だけでなく、通常は化石化の前に腐敗してしまう軟組織や皮膚の痕跡を保存していることで知られている。MacDougall博士らは最近、同じ堆積層から既知で最古の部類に入る爬虫類の鱗の痕跡を報告しており、ブロマッカーが単なる骨格の遺骸だけでなく、行動や外皮データの貯蔵庫としての役割を果たしていることを強調している。これらの発見は総合して、脊椎動物の生命が陸上での地位を固めつつあった時代の、より豊かで質感のある生態系の姿を古生物学者が再構築する助けとなっている。

これらの化石の解明を支援しているブランドン大学の研究者、Mark MacDougall博士は、このような直接的な食事の証拠がいかに稀であるかを強調している。博士は、皮膚やその他の繊細な痕跡は通常腐敗して失われるため、ブロマッカーで外皮の詳細と保存されたリガージタライトの両方が見つかったことは、生物の生物学と相互作用に関する異例なほど完全なスナップショットを提供していると述べている。このような行動学的データと解剖学的データの組み合わせは、遠い過去の生態学的モデルを強化し、他の場所での化石堆積物の読み方に示唆を与えている。

広範な意義と次のステップ

報告された最古の陸上リガージタライトであるという新規性に加え、この標本は、私たちが現代的だと考えている行動に深い進化のルーツがあるという一般的な事実を浮き彫りにしている。消化できない部分を排出する能力と、その適応を促す生態学的圧力は、数億年前から存在していた。今後の研究では、同様の塊の比較スキャンを拡大し、他の遺跡で見逃されているリガージタライトを探索し、消化管で処理された物質を通常の堆積物から区別するための地球化学的な指紋を洗練させていく予定である。ブロマッカーの標本についても、継続的なフィールド調査や研究室での研究の一環として再調査が行われる予定であり、ペルム紀の陸上記録から食物網を再構築することを目的とした、より広範な形態学的および同位体研究に登場することになるだろう。

一般の人々と研究者の双方にとって、この発見は、一見奇妙で華やかさのない物体（かつて古代の喉を通り抜けた岩の塊）であっても、長く埋もれていた生態系の詳細を書き換えることができるということを思い出させてくれる。研究チームが古典的な化石産地に最新の画像処理法や化学的手法を適用し続けることで、さらに多くの行動化石が明らかになり、生命の深い過去への理解が深まることが期待される。

出典

• Scientific Reports（ブロマッカーのリガージタライトを詳述した研究論文）
• Brandon University（Mark MacDougall博士および関連プレス資料）
• Bromacker化石産地研究グループ（ドイツ中部の層序学および古生物学研究）