中国北西部から産出した白亜紀の卵を持つカエルは、骨格成熟に先行する性成熟を示す古生物学的証拠である

論文紹介

　この論文は、中国の北西部で発見された約1億1500万年前のカエルの化石について紹介しています。このカエルは、骨格がまだ成熟していないのに、卵を持っていたことがわかりました。これは、このカエルが性的に成熟するのが骨格的に成熟するよりも早かったことを示しています。このような現象は、現生の両生類にも見られますが、化石から直接証拠を得るのは非常に珍しいことです。この発見は、カエルの進化や生活史について新しい知見を提供しています。

 

この論文の要点は以下のとおりです。

●カエルの化石：中国の甘粛省で発見された下部白亜紀の地層から、小さなカエルの化石が2体見つかりました。このカエルは、ガンスバトラクスという種のパラタイプとして記載されました。

 

●卵の発見：化石のうちの1体は、体内に卵を持っていました。卵は、卵巣や卵管の中にあることがわかりました。このカエルは、卵を産む直前に死んだと考えられます。

 

●成熟の段階：化石の骨格を調べると、まだ完全に発達していない部分がありました。例えば、手首や足首の骨が軟骨のままだったり、長い骨の端が癒合していなかったりしました。これは、このカエルが若い個体であったことを示しています。

 

●進化の意味：このカエルは、性的に成熟するのが骨格的に成熟するよりも早かったことがわかりました。これは、現生の両生類にも見られる現象で、成長が終わらないうちに繁殖できるという利点があります。この現象は、カエルの進化の初期から存在していた可能性があります。

 

ニュース　phys.org

 

要旨

　中生代のカエルの化石は古生物学的記録の中で稀であり、特に軟組織を示すものは限られた洞察力しか提供しない。ここでは、中国北西部の下部白亜紀から産出した骨格未成熟なカエルの化石を報告する。この化石は体内と卵管に卵を持ち、妊娠したメスであることを示している。CT再構成により、この標本はGansubatrachus qilianensisに属することが分かり、タイプ種の診断に補足するパラタイプとして指定した。新しい化石は、おそらくタイプ標本よりも若い個体を代表しており、このカエルでは成熟した骨格を持つ前に性成熟が起こったことを示している。また、死因が交尾行動に関連している可能性も示唆している。他の変異源やGansubatrachusの生活史形質についても議論した。この新しい発見は、白亜紀前期のカエルでin situの卵を保存した最古のものであり、中生代のカエルの発生に一瞥を与える。

論文　Du B. et al.2024 A cretaceous frog with eggs from northwestern China provides fossil evidence for sexual maturity preceding skeletal maturity in anurans https://doi.org/10.1098/rspb.2023.2320

AIによる論文要約

●Introduction

　現生のカエルは、発生、繁殖、生活史などに多様性を示すが、骨格の形態はジュラ紀以来ほとんど変化していない。カエルの化石記録は比較的乏しく、特に軟組織や卵を含むものは稀である。ここでは、中国北西部の下部白亜紀の地層から発見された、卵を持つカエルの化石について報告する。この化石は、最近記載された Gansubatrachus qilianensis のパラタイプ標本であり、骨格と生活史の補足的なデータを提供する。この化石は、カエルの発生段階と性的成熟の関係、および中生代のカエルの発生に関する貴重な情報を示す。

 

●Material and methods

　化石は、甘粛省の中古層から採集された。高分解能X線断層撮影法（micro-CT）を用いて化石の3Dモデルを作成した。化石の化学的分析には、エネルギー分散型X線分光法（EDS）を用いた。化石の分類学的位置づけには、系統解析を行った。骨格の用語は、先行研究に従った。

 

● Locality and horizon

　化石は、パラタイプ標本と同じ地層から発見された。この地層は湖成堆積物であり、植物、魚類、昆虫、甲殻類などの化石が豊富に産出する。この地層の年代は、単斑ウラン鉛法や化石相に基づいて、後期アプチアン期から前期アルビアン期と推定される。

 

●Results

　化石は、小型のカエルの骨格と卵を含むものである。骨格は、先行研究で記載された Gansubatrachus qilianensis の特徴と一致する。パラタイプ標本は、後肢や仙椎などの骨格の特徴を補足する。系統解析の結果、 Gansubatrachus qilianensis は Lalagobatrachia の基盤的なメンバーと推定される。

 

●Brief description of paratype

　頭蓋は、幅広くて長さが短く、前頭骨と頭頂骨の間に大きな孔がある。顎骨は、歯を持つ上顎骨と前上顎骨、歯を持たない鱗状骨と四角顎骨からなる。軸骨格は、8個の前仙椎、1個の仙椎、尾椎からなる。肩帯は、弓状である。骨盤は、低い背側隆起を持つ腸骨と、後方に突出する坐骨からなる。 前肢の骨は、完全に癒合していない手根骨を除いて、完全に骨化している。後肢の骨は、CT再構成によって可視化され、長くて細いものである。

 

●Soft body parts

　この章では、化石の体の輪郭や軟組織の保存状態について説明している。化石の体の輪郭は、前肢が部分的に水かきがあることを示しており、これはホロタイプ（JQ-HX-QW-01）と同じ特徴。化石の腹腔内には、卵巣や卵管にある卵や卵胞と思われる円形の構造物が見られる。これらの構造物は、大きさや形が現生のカエルの卵や卵胞と一致しており、化石の性別や生殖状態を示している。化石の卵や卵胞は、炭化した薄い膜として保存されている。これは、元素分析によって確認された。周囲の堆積物は、アルミニウムやケイ素が豊富で、軟組織の保存に有利な環境であったことを示唆している。

 

●Discussion

　この章では、化石の発達段階や生活史の特徴、死因や埋没環境について議論している。

化石の発達段階は、骨格の癒合度や軟骨の存在によって推定される。化石は、ホロタイプよりも若い段階であることが示されている。しかし、骨格の違いは、性的二型によるものである可能性もある。化石の生活史の特徴は、卵や卵胞の存在によって推定される。化石は、卵巣や卵管に成熟した卵を持っていたことから、雌であり、性的成熟に達していたことがわかる。これは、骨格が完全に発達する前であったことと矛盾しており、カエルの進化史において重要な事実。このことは、カエルにおける成長の不定性や水生習性の原始的な特徴を示している。化石の死因は、環境ストレスや捕食、冬眠中の飢餓、老衰などの可能性が考えらるが、これらの証拠は化石からは確認できない。最も可能性が高いのは、交尾行動に関連した溺死や疲労死であると考えられる。これは、卵管に卵があることや、埋没環境が水深が深く水温が低いことから推測される。これは、中新世のカエルの化石でも報告された死因である。