CAM光合成はペルム紀–三畳紀大量絶滅期に有利に働いた可能性

世界がほとんど滅びかけたとき

約2億5200万年前、地球史上最大の大量絶滅は地上の生命をほとんど一掃しかけました。それでも、控えめな小型植物の一部は生き延び、損なわれた景観を素早く占めるに至りました。本研究は、現在のイソテス（クシクサ）に遠縁のこれら控えめなリコフォイトが、どのようにして破滅後の焼けつくような高温と不安定な気候に耐え抜いたのか、そしてその戦略が温暖化する世界の生命について何を教えてくれるかを問います。

厳しい新世界に出現した小さな植物

危機以前、低地は高木の密な森林に覆われていました。シベリア・トラップの火山活動が極端な地球温暖化、海洋撹乱、そして多くの動物種の消失を引き起こしました。陸上では、馴染み深い森林が消え、背の低い草本状のリコフォイトが支配する疎らな群落に置き換わりました。これらの「災害植物」は熱帯から高緯度域まで広がり、とりわけ現在の中国南部で顕著でした。多くの現代作物が機能しないほどの高温下で、なぜこうした繊細に見える植物が繁栄できたのかは謎でした。

化石に刻まれた形と系統の手がかり

研究者たちは、後期ペルム紀から中期三畳紀の地層から得られた485点の化石「胞葉」（リコフォイトの胞子をつける葉）を収集し、現生種と比較しました。葉の輪郭、脈の配列、胞子嚢の形など127の単純な形態特徴をスコア化し、統計手法で化石種が「形の空間」にどのように集まるかを示しました。この解析は混乱した化石の命名を整理し、初期三畳紀の先駆的種が現生イソテスに近いトミオストロブス属に属し、後期三畳紀の形態は別のレパシクロテス属にまとまることを明らかにしました。生殖構造の強い類似性は、三畳紀の植物と現代の柔軟なクシクサ類との進化的な結びつきが強いことを示唆します。

古代の炭素に隠された手がかり

これらの植物がどのように生活していたかを探るため、研究チームは化石植物試料と周辺堆積物に含まれる炭素同位体比を測定しました。異なる光合成様式は異なる同位体の指紋を残します。中国南部の熱帯沿岸低地の地層では、非リコフォイト植物が地球規模の炭素循環撹乱に一致する大きな負の炭素シフトを示しました。対照的にリコフォイトは、周囲の植物に比べて重い炭素に相対的に富んでおり、大気中の二酸化炭素が急増している間でもその傾向が見られました。彼らの値は近接する堆積物の値に近く、炭素供給の混合や、組織内での異質な炭素濃縮の方法を示唆します。

スーパー温室を生き延びる

次にチームは地球システム気候モデルを用いて、絶滅前後の陸域表面温度を再構築しました。これらの地図を化石の出土点と組み合わせると、多くのリコフォイトが日中の最高陸域温度が45〜60℃を超えたと推定される地域に分布していることが分かりました。これは現代の多くのC3植物が耐えられる温度を上回ります。しかし現生のイソテスはCAMと呼ばれる光合成様式に切り替えることができ、主に夜間に炭素を取り込み、有機酸として貯蔵し、日中は気孔を閉じたままその有機酸を用いて光合成を行えます。さらに多くの種は根を介して水や堆積物から直接炭素を取り込むこともできます。

夜の働きが日を救った

形態比較、同位体証拠、気候モデリングを総合すると、著者らは初期三畳紀のリコフォイトが現生イソテスのようにCAM様の夜間炭素取り込みを用いていた可能性が高いと主張します。これにより彼らは水分を節約し、熱ストレスを軽減し、他の植物が衰退した暑く乾燥しやすい沿岸平野で生き残ることができたと考えられます。このような低くゆっくり成長する植物が地表を占める世界は、土壌への炭素埋蔵を減らし、地球を長期的な温室状態に保つのに寄与した可能性があります。とはいえ、こうした頑強な先駆者は損なわれた景観を安定させ、薄い緑の被覆を維持して生命の回復を助けました。要するに、静かな夜間の光合成戦略は、地球の陸上生態系が完全に崩壊するのを防いだ鍵の一つだったかもしれません。

引用: Xu, Z., Hilton, J., Yu, J. et al. CAM photosynthesis may have conferred an advantage during the Permian–Triassic mass extinction event. Nat Ecol Evol 10, 997–1010 (2026). https://doi.org/10.1038/s41559-026-03026-0

キーワード: ペルム紀–三畳紀大量絶滅, CAM光合成, リコフォイト化石, 古気候の温暖化, 植物の生存戦略