ベイズ法とクラドスティック手法で再考するセラプシダ（獣弓類）の系統

家系図に隠された章

人類を含む哺乳類は、恐竜よりずっと前に地上を歩いていた古代の「哺乳類様爬虫類」群、セラプシダにその起源をたどることができます。しかし、その初期史の重要な区間が化石記録から抜け落ちており、これらの動物がいつどのように多様化したのかについて大きな疑問が残ります。本研究は現代の統計手法を用いてこの謎を再検討し、セラプシダは化石が示すよりも早く出現し、やがて哺乳類へとつながる主要系統へ急速に枝分かれした可能性を示しています。

断片的な化石記録に残る古い親戚たち

セラプシダは約3億～2億5千万年前のペルム紀に陸上脊椎動物の主要な群を占めていました。彼らにはいくつかの大きなグループがあり、その一部が最終的に真の哺乳類へとつながります。しかし、初期の進化を記録しているはずの地層には化石が極端に少ない不可解な区間、いわゆるオルソンのギャップが存在します。ギャップの前にはより原始的な親戚が多く見られ、ギャップの後には成熟したセラプシダ群が世界の多くの地域に突然出現します。この急激な飛躍は、諸群の関係や進化の速さを解き明かすことを難しくしてきました。

古い骨に新しい数学を持ち込む

従来の多くの研究は、最も単純な進化樹を探す手法であるパーシミニー（節約主義）を用いてセラプシダの系統を復元しようとしてきました。本論文の著者たちは代わりに、42種の初期セラプシダとその最も近い非セラプシダ近縁種に焦点を当て、99の頭骨形態学的形質をスコア化した新しいデータセットを作成しました。その上で、確率的手法で不確実性を明示的にモデル化し、系統分岐の時期を推定できるベイズ法を適用し、MrBayesとRevBayesの2つのソフトウェアで解析を行いました。これらの解析では化石の年代と「出生–死亡」過程を組み合わせたモデルが使われ、分岐（種分化）、絶滅、化石化を時間を通じて記述します。

セラプシダの系統樹を作り替える

ベイズ法で得られた樹形はパーシミニーの結果よりも解像度が高く、従来のいくつかの想定を覆します。これらはネオセラプシダと呼ばれる大きな下位群を支持しており、そこでは植物食のアノモドン類が主に肉食のセリオドン類（セリオドントに相当する群）の最も近い近縁であると示されます。セリオドン類内では、サーベル状犬歯を持つゴルゴノプシア類が、セロセファリア類とシノドン類を含む群の姉妹群として現れ、後者が最終的に哺乳類へつながります。また、本研究は、ビアルモスキア類とダイノセファリア類という2つの主要群が、一つの広い枝を形成するという関係の証拠を見出しました。これは古い記載研究で示唆されていたものの、従来のコンピュータ解析では強く支持されていませんでした。Dashankou産の有名な中国産種—Raranimus、Biseridens、Sinophoneus—のいくつかは系統樹の基部近くへ位置を移し、これらの一部が明確に後期の既知系統に属するとする従来の主張を弱めます。

時間のギャップを埋める

形態と化石年代、そして化石化された出生–死亡モデルを組み合わせることで、著者らは主要セラプシダ群が互いに分岐した時期を推定しました。その結果は、セラプシダ系統の起源がオルソンのギャップが始まる前の前期ペルム紀にあることを示しており、この時期の明瞭な化石が欠けているにもかかわらず出現時期は早いと示唆されます。現在知られている主要群の多く—ビアルモスキア類、ダイノセファリア類、アノモドン類、ゴルゴノプシア類、ユーセリオドン類など—は、およそ2億8,100万年から2億7,200万年前の間に急速に多様化しており、ちょうどギャップの前後にまたがっています。追加のモデル化は、オルソンのギャップ期を含む絶滅率の一時的上昇があったことを示唆する一方で、化石化率自体は比較的安定していたことを示しています。このパターンは、以前の絶滅が古い系統を刈り込み、セラプシダが多様化するための生態的空隙を開いたというシナリオと一致します。

哺乳類の台頭にとっての意味

非専門家にとっての主なメッセージは、私たちの哺乳類の祖先が突然完全な姿で出現したわけでも、完全に埋もれたまま徐々に進化したわけでもないということです。むしろ本研究は二段階の物語を支持します：セラプシダがより爬虫類に近い前身から徐々に分岐していった記録の乏しい初期段階と、オルソンのギャップ前後に起きた急速な多様化の段階です。新しいベイズ解析はセラプシダの系統の枝配列を再編成し、従来は別々と考えられていた群が実はより広い系統を形成する可能性を示し、また哺乳類の直接の前身であるシノドン類がセロセファリア類に近い段階から出現した可能性を示唆します。とくにオルソンのギャップをまたぐ地層から新たな化石が発見されるにつれて、この精緻化された枠組みは古生物学者がそれらをより正確に位置づけ、私たちの遠い祖先がいつどのようにして哺乳類への第一歩を踏み出したかをさらに明らかにするのに役立つでしょう。

引用: Duhamel, A., Wynd, B., Wright, A.M. et al. Rethinking therapsid phylogeny through Bayesian and cladistic approaches. Sci Rep 16, 13171 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38195-2

キーワード: セラプシダ, ペルム紀の化石, 系統, ベイズ進化論的手法, オルソンのギャップ