カンブリア紀とは：5億年前の生命大変革（カンブリア爆発）と特徴

カンブリア紀（約5億年前）の生命大変革とカンブリア爆発を解説。多様化した初期動物、化石記録、環境特徴を図解で分かりやすく紹介。

カンブリア紀は古生代の最初の地質学的期間である。5億4100万年前から4億8540万年前まで続いた。その前にエディアカラン紀が来て、その後にオルドビス紀が来ました。地質学的には約541万年〜485.4万年前に相当し、現在の国際地質標準にほぼ対応します。

概要と重要性

カンブリア紀は地球上の生物にとって大きな転換点でした。陸上にはまだ限られた生命（主に微生物の層）が残っていた一方で、海洋生態系は急速に多様化し、複雑化しました。特に、硬い殻や骨格を持つ動物が多く出現したため、化石記録が豊富で、古生物学的研究が進みやすい時代です。生物の多様化が短期間で進んだ現象は「カンブリア爆発と」して知られます。

化石保存と研究の進展

生物学者は、カンブリア紀の動物の柔らかい部分についてかなり多くのことを学んできました。これは、生物の柔らかい部分や、より抵抗力のある殻が保存されている場所が発見されているからです。こうした良質の化石層（ラガースシュテッテ、Lagerstätten）には、たとえばブージェス頁岩（カナダ）や澄江（ちょうこう）動物群（中国）などがあり、軟体部の保存により当時の生態を詳しく復元できます。そのため、カンブリア紀の生物相に関する私たちの理解は、保存条件の良い化石群を通じて他の時代に比べて進んでいる面があります。

生物の特徴と代表的なグループ

• 硬い殻や外骨格を持つ動物の初出：炭酸塩やリン酸塩などの鉱物で殻や外骨格を作る生物が現れ、化石として残りやすくなりました（文中のように炭酸塩鉱物を殻に使う例など）。
• 主要な動物門（系統）の出現：三葉虫（節足動物）、腕足類、有孔虫、棘皮動物、軟体動物（頭足類や二枚貝の祖先的形態）、原索動物や初期の脊索動物など、現生動物門の多くの初期メンバーが記録されます（文中の「系統と呼ばれる動物の主要なグループの最初のメンバー」が誕生）。
• 生態系の複雑化：捕食者の出現、掘削やかき混ぜ（バイオターベーション）による底生生態系の変化、生活様式の分化（遊泳、底生、フィルター摂食など）が進みました。

カンブリア爆発（急速な多様化）

カンブリア紀に観察される生物多様性の急激な増加は「カンブリア爆発」と呼ばれます。これは化石記録上で比較的短期間に多くの新しい形態が現れた現象で、次のような要因が議論されています：

• 環境要因：大気・海洋中の酸素濃度の上昇が大型で運動性の高い動物の出現を可能にした可能性。
• 遺伝的要因：発生遺伝子（例：Hox遺伝子）の複雑化により形態形成の多様化が可能になったという説。
• 生態学的要因：捕食−被食の関係の出現が進化的“軍拡”を促し、防御構造（殻や外骨格）や回避能力の進化を引き起こした可能性。
• 層序・保存バイアス：硬い部分の出現により化石記録が格段に良くなったため、実際にはそれ以前にも多様化が進んでいたが保存されにくかった、という解釈もあります。

地理・環境の状況

この新しい生命のほとんどは海にありました。陸上には微生物の層以外にはほとんど生命はいませんでした。いくつかの大陸の近くに浅い海がありましたが、それはパンノティアと呼ばれる超大陸が細かく分裂したからです。浅海（大陸縁辺の温かい浅海、いわゆる浅海域〈エピコンチネンタル海〉）が広がり、多様な生息場所を提供しました。海は暖かく、北極と南極には氷がありませんでした。カンブリア紀の初めに、硬い殻を持った動物が初めてたくさん出てきました。

代表的な化石産地と研究素材

• ブージェス頁岩（カナダ）— 軟体部が保存された有名な化石群。
• 澄江（中国）— 初期カンブリアの生物を豊富に示す重要な産地。
• その他、Sirius Passet（グリーンランド）、Emu Bay（オーストラリア）など、軟組織保存を示す産地が知られています。
• 「スモール・シェリー・フォーナ（小殻動物相）」— 初期の微小な殻を持つ化石群は生物の殻形成の初期段階を示します。

その後の展開

カンブリア紀の終わりごろから生物相はさらに変化し、次のオルドビス紀が進むにつれて海洋の多様性はより一層発展しました。カンブリア紀に始まった多くの系統は、その後の地質時代にわたって分岐・拡散し、現生生物の基盤を形成していきます。

補足：カンブリア紀の研究は新しい化石の発見や分子系統学の進展によって常に更新されています。ここで述べた要因は現在の主要な仮説であり、単一の原因で説明できるものではなく複合的なプロセスと考えられています。

化石

カンブリア紀の化石は、柔らかい部分が消えてしまうほとんどの化石とは異なり、柔らかい部分がどのようなものであったかがわかることがあります。カナダのオンタリオ州にあるバージェス・シェール（Burgess Shale）の化石は、柔らかい部分を持つ化石の例です。ここでは、カンブリア紀に最初に現れた生命体を、古いものから順にご紹介します。

• 約5億8千万年前のエディアカラン期の最初のクニダリア、そして確率の高いアネロイド。
• 約5億3,700万年前の最初の軟体動物や腕足類を含む小さな棚状の化石（SSF）。
• 最初の三葉虫、約5億2600万年前。
• 最初の棘皮動物、約5億2,200万年前。
• 最初の甲殻類、約5億1000万年前。

化石がどの化石に分類されるべきかは、必ずしも明確ではありません。そのため、発見されてから何年も経った今でも議論されている化石もあります。

カンブリア紀の間に海底がどのように変化したかを示しています。

質問と回答

Q:カンブリア紀とは古生代のどの時代のことですか?

Q:どのくらいの期間続いたのですか?

Q:カンブリア紀の前後には何があったのですか?

Q:なぜ、カンブリア紀の動物が、それ以降の時代よりもよく理解されているのですか?

Q:カンブリア紀以前、およびカンブリア紀の生物はどのようなものだったのでしょうか?

Q:この新しい生命の多くはどこに出現したのでしょうか?

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