翅の進化は、古代の昆虫が地球上の生物として初めて空を飛ぶことを可能にしただけでなく、自然界の偉大な成功物語の1つとなることを推進したと、新しい研究は述べている。 しかし、化石の記録によると、約3億2500万年前以前は、クモ類（クモ、サソリ、ダニ）や無足類（ムカデ、ヤスデ）などの節足動物に押され気味で、昆虫はほとんど存在していませんでした。 昆虫の化石が豊富になるのは、それから約6000万年後のペンシルバニア紀と呼ばれる時代になってからです。
「何百万年もの間、何もなかったのに、突然、昆虫が爆発的に発生したのですから、昆虫が最初に発生した方法にはかなりの謎があります」と、スタンフォード大学の地球エネルギー環境科学部（Stanford Earth）の大学院生、サンドラ・シャチャットは、研究の筆頭著者として述べています。
この説の最も有力な証拠は、イェール大学の地質学者ロバート・バーナー氏が古代の岩石や化石中の酸素と炭素の比率を比較して開発した、過去5億7千万年間の大気中の酸素のモデルである。
バーナーのモデルによると、六脚の隙間が始まった約3億8500万年前の大気中の酸素濃度は15％以下であり、山火事が維持できないほど低かったと考えられる。 (比較のために、今日の大気中の酸素濃度は約21%です。)
もう一つの可能性は、3億2300万年前以前には昆虫が豊富にいたが、昆虫を保存できる種類の陸上堆積物が生き残らなかったため、化石記録に現れないというものです。
No excuses
今週、Royal Society Proceedings B誌に発表された新しい研究で、Schachatと彼女の同僚は、低酸素が昆虫を制限するという主張、または化石を保存するための岩が適切ではなかったという、これらの両方の主張を検証しました。 まず、研究チームは、最新の炭素記録を用いて、バーナーの約10年前のモデルを更新しました。
これを行うと、デボン紀後期の大気中の酸素のディップが消えました。 “この研究が示すのは、低酸素による環境阻害は、最新のデータと互換性がないため、除外できるということです。”と、研究の共著者でスタンフォード大学の地球古生物学者ジョナサン・ペイン氏は述べた。”悪い岩 “仮説を検証するために、チームは、地球の歴史における異なる時代の北アメリカの岩種の公開データベースを分析し、デボン紀後半の堆積物に何も異常はないことを発見しました。 「この岩石には、昆虫の化石が含まれている可能性がある。 と、ワシントンDCのスミソニアン博物館のフェローでもあるシャチャット氏は語った。
変幻自在の効果
六脚ギャップの最も一般的な2つの説明は根拠がないように見えるだけでなく、昆虫の化石記録の研究は、六脚ギャップ自体が幻想かもしれないと科学者たちは述べています。 しかし、3億2500万年前に翅が現れるとすぐに、昆虫の化石ははるかに豊富で多様になります。
「化石記録は、翅が進化するまで昆虫がまれで、その時点で非常に急速に多様性と豊富さが増加したとしたら、ちょうどあなたが期待したとおりに見えます」とペイン氏は述べました。 これらは、有翅昆虫の2つの主要なグループを表しています。トンボは腹部に折り畳むことができない「古い翅」を持っており、バッタは折り畳むことができる「新しい翅」を持っています。 「このことは、有翅昆虫はいったん発生すると、非常に急速に多様化したことを示唆しています。 地質学的な観点と化石記録で得られる証拠から、その多様化は瞬時であったように見えるほどです」
新しいニッチ
飛ぶことができる最初で唯一の動物であることは、非常に強力であったと思われます。 飛翔によって、昆虫は新たな生態的ニッチを開拓し、新たな脱出手段を手に入れることができた。 「突然、捕食者から簡単に逃げられるようになったので、生息数が増える可能性があります。 「また、木全体を歩いて登ることなく、木のてっぺんにある葉を食べることもできます」
飛ぶ昆虫は、以前には存在しなかったニッチも作り出すことができました。 「雑食性の昆虫が、餌をとるために木のてっぺんに飛んでいくと想像してください」と、Schachat 氏は言います。 「突然、その昆虫を食べるために木のてっぺんに飛ぶことができる捕食者のためのニッチが存在するのです。 翅のおかげで、昆虫は埋められるニッチの種類を増やすことができたのです。 2156>
この新しい研究は、飛行の進化を昆虫の出世に結びつける一方で、そもそもどのように、そしてなぜ翅を進化させたのかについて、新しい疑問を投げかけています、と研究の共著者でスタンフォード大学の地質科学准教授であるKevin Boyceは述べています。 「デボン紀には、ほんの数種類の昆虫がいただけで、すべて翅がありませんでした」とボイスは言う。 「しかし、その反対側に出てきて、我々は空を飛ぶことができるようになったのです。 その間に何があったのだろう？ 2156>
Payne は Stanford Bio-X のメンバーであり、Stanford Woods Institute for the Environment の関連会社でもあります。 この論文には、スミソニアン研究所、オハイオ州立大学、アイオワ大学の共著者も含まれています。
この研究の資金は、全米科学財団から提供されました。