11. 多細胞生物の発展・・・進化の大爆発
８億年前を転換期として，海水がマントルへ注入され始めた。ゆっくりと陸地の面積が増大し、河川が発達し、河川によって堆積物が海へ運ばれ堆積岩となった。有機物は酸化されずに堆積岩の中に閉じ込められるため、６〜５億年前には大気中の酸素濃度が増加した。それまで地球上のいたるところで見られた嫌気性の生物は酸素のあまり存在しない環境、たとえば土壌中などに追いやられてしまった。
動物門を形成する多細胞生物が分化する細胞から形成されるようになったのがこのころである。くらげやイソギンチャクの体は、大雑把に言うとボールがへこんだ形になっている。外側の細胞(外胚葉)と、消化器を形成する内側の細胞（内胚葉）とに別れる。他の生物では内と外の間に細胞があり、中胚葉と呼ばれる。人間の体は筒で、外側：皮膚が外胚葉、筒の内側：消化器が内胚葉、その間：筋肉が中胚葉である。これらの細胞の分化が６〜７億年前に完成した。
大量の外洋性藻類プランクトンの化石（微化石）がみつかるのもこのころである。10〜8.5億年前には外洋で光合成が行われていた証拠がある。また、8億年前から6億年前にかけて、気候が寒冷化して地球表面が全面的に凍結したとするスノーボール・アース仮説が最近提案された。地球表面が完全に氷床で覆われたら生物は大絶滅したと考えられる。なお、２億年の間ずっと凍結したのではなく、赤道まで凍結するような時期が何回かあったということであろう。
そのころ、南太平洋スーパープルームの上昇によって超大陸ロディニアが分裂を始め、隙間に暖かい環境が生まれた。そこで酸素を使った本格的な生物の進化が始まったと考えられる。5.5億年前頃までにつぎの超大陸ゴンドワナができあがり、すぐに分裂を始めた。
６〜5.45億年前（先カンブリア時代の終わり）に、化石が残っている最古の多細胞動物として、エディアカラ生物群が出現した。通常、ミミズなど固い部分を持たない生物は化石にならないので、化石記録だけに頼ると柔らかい生物はいなかったようにみえる。エディカラ生物群も硬い外骨格をもたないが幸運にも化石とした残された。この生物以前に多細胞生物がいた可能性はあるだろう。エディアカラ生物群では大きなものは直径1メートルにも達するが、薄い平板状で、活発に動き回って生活していたようには見えない。左右対称のものや回転対称のものがある。共生光合成細菌を乗せてゆっくりと移動したのであろうか。当時は浅い海にはストロマトライトが、海の底には藍藻マット（バイオマット：岩石や地面を覆う微生物の膜でぬるぬるした肌ざわりがある）が張り付いていた。エディアカラ生物群は、5億4300万年前のカンブリア紀の始まりには衰退した。衰退には、大陸分裂初期の爆発的な火山活動が関係した、また、カンブリア紀初期に出現するバージェス動物群に食い尽くされたという説がある。
カンブリア紀（5億4300万〜4億9000万年前）初期から大量の化石が発見される。急激に生物が進化したように見えるのでカンブリア紀の大爆発と呼んでいる。この頃の化石にアノマロカリスやオパビニアなどの不思議な大型生物で有名なバージェス動物群がある。また、三葉虫など化石としてよく知られた動物が繁栄した。バージェス頁岩では軟体性部分がきれいに残っているため、動物の体の構造や機能をくわしく調べることができた。
カンブリア紀の特徴は捕食者が明快な形で出現したこと。捕食に必要な器官があり、運動性能が備わっていたと予測できる。運動のためには酸素呼吸が利用されたであろう。また、大型捕食動物の出現に合わせるように、多くの動物が鉱物質の外骨格をまとうようになった。
バージェス動物群の出現は化石のデータからみると、突然である。甲殻動物や節足動物は幼生期は小さなプランクトンとして成長することが知られている。化石として残る以前は小さなプランクトンとして、寒冷な時期を乗り越え、進化した、すなわち、遺伝子を改良し、多様化させたのではないか。その中で効率的に酸素呼吸ができるような仕組みを備えたことが大きな要素であろう。大型化はすなわち、体の中心部に酸素を運搬する仕組みがないとできない。温暖化を契機に酸素の運搬機能を備えた生物が巨大化したのかもしれない。
りん鉱石（リン酸塩の大量の堆積）が大量にカンブリア期に生産され、それ以後、りん鉱石といえば生物由来となった。
バージェス動物群は奇妙な生物群で有名だが、現在の地球にも存在する動物も多い。とくに、カンブリア紀の大爆発では我々の祖先となった背骨を持つ生物の原型も進化した。多くは節足動物 (クモ，サソリ，カブトガニなど、三葉虫の祖先)であるが、少数の脊索動物（背骨の原型である脊索を持つ）や脊椎動物も見つかっている。脊椎動物は全長はわずか数cmで、原始的な魚類・無顎類に属する。
三葉虫は、たくさんの肢を使って泥を巻き上げ、栄養分を泥といっしょに摂食していたと考えられる。特徴的な掘削跡（生痕）がたくさん残されている。海底表面をおおうバイオマットの下を掘り進みながら、そこにある腐食した古いバイオマットを食べていた動物もいて、トンネルも生痕化石として残されている。バイオマットが生痕のキャンバスの役割をした。カンブリア紀後期またはオルドビス紀初期（約5億年前）の標本には、海に近い砂丘のたい積物の上に残された動物の歩行跡がある。はい跡は少なくとも4対の歩行肢をもつ大型の節足動物、おそらく、ウミサソリによるもので、尾の跡も判別できた。
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突然出現したように見えるエディアカラ生物、バージェス動物群です。ようやく、目に見える大きさの生物の時代になりました。しかし、化石に残らない生物もいたわけですから、目に見える大きさの生物はこれらが最初かは疑問です。海藻（植物）が大繁栄していた可能性はないのでしょうか。
地質年代も今までは1億年以上の期間でしか記述されませんでしたが、これからは数千万年で刻まれます。また、多くのデータが出てくるためか、専門家の間でも色々な説があるようで、これが正解！というのが探しにくくなってきました。もっとも、いままでの時代解説の中にも正解！というのがどのくらいあったか疑問です。ただ、時間の幅が大きいので許される（？）ような気がするだけです。
バージェス動物群はプランクトンの時代に、多様な遺伝子のセットをテストし、装備しました。環境要因（温暖化、酸素の利用）から巨大化したと考えると正解！のようです。この時期はホメオボックス遺伝子群が複雑化しました。ホメオボックス遺伝子は面白い遺伝子で、多細胞動物の発生（受精卵から赤ちゃんまで）の色々な段階で形態形成をになう遺伝子の発現を、コントロールする調節遺伝子です。ショウジョウバエ（蝿です）で見つかったのですが、バイソラックス（胸が2つという意味）やアンテナペディア（触覚が足になってしまう！）遺伝子が有名です。ひとつの遺伝子の不具合でこんなに形が変わってしまうことがあるとは驚きです。逆に、昆虫はこんなに単純なんだと思いましたが、しかし、同じような塩基配列を持つ遺伝子は人間や哺乳類にもあるのでした。
真核生物になったときに、細胞外からの情報処理のための遺伝子群が大規模に進化したようです。そして、今回のホメオボックス遺伝子は、多細胞生物、特に、硬骨格（燐酸カルシウム、炭酸カルシウム、珪酸）をもつ生物群で大規模に進化しました。
このような遺伝子群の飛躍的な多様化と、組み合わせ、それまでに獲得していた遺伝子群への組込み・調整は何らかのきっかけで一度に進行し、そのときに生物種が多様化するように見えます。バージェス動物群では節足動物が注目されますが、後期には脊椎動物も出現しており、外骨格だけでなく、骨もできていたのです。
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生物の大きさや形が現代的になっただけではありません。食物連鎖が複雑化し、生態系が変化しました。動物を食べる大きな動物（捕食者）の登場です。それに従い、センサー群も進化することになりました。また、たくさんの生痕化石も残されていて、静かだった海の中が賑やかになったことが分かります。
食物連鎖については、一言ならず、多言ありますが、今回は長くなってきたので次の機会に譲ることにします。
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バージェス動物群のアノマリカリスの体を再現する仮定はNHKの番組で紹介されていましたが、とても印象的でした。基本となった考え方は「生物の体はどこもかしこも生存のために有利にできていて、何らかの役割を持っている」です。しかし、実際はそうでもなくて、何でこんなものがあるのだろう、とか、こんな形のほうがいい、と思う構造は良くあります。人間が作った機械だと、機能のない構造は無駄だから、わざわざお金をかけて装備することはなく、存在しないのですが、生物では存在理由のはっきりしない構造は多い。それでも人間は理屈をつけたがります。
機械論的説明；分子や細胞、組織（生物学的な言葉です）の相互作用があるのでそういうものができた。
進化論的説明；先祖の形が淘汰されずに残っている。
発生学的説明：受精卵から大人になるまでの過程でできたのが残っている。
何も生物の体の不思議だけでなく、文化や政治などにも通じる考え方ではないでしょうか。
つづく
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