最古の頭足類は米粒より小さく、5億2000万年前に生きていた

水族館の水槽で、タコがふわりと静止している姿を見たことがあるでしょうか。浮きもせず、沈みもせず、ただそこにいる。

見事な芸当に見えますが、実はタコは、浮くための装置を何ひとつ持っていません。体そのものが海水とほとんど同じ密度でできているので、何もしなくても釣り合ってしまうのです。

けれど、タコの祖先は違いました。

彼らは重い殻を背負い、それを浮きに作り替えるという、まわりくどく壮大な発明をやってのけました。その装置があったからこそ、貝の仲間は海の底を離れることができたのです。

いま海を泳ぎ回るイカもタコも、その一歩を踏み出した者たちの子孫です。

装置そのものは、その後の進化で改変されたり、捨てたりしましたが、海底から浮き上がる「最初の一歩」がなければ、今のイカやタコなどの頭足類もいなかったでしょう。

では、そこまでの大発明は、いつ、どうやって生まれたのでしょうか？

そして大発明を成し遂げたのはどんな生物だったのでしょうか？

今回、中国・英国・米国の国際研究チームが、その装置が組み上がる途中の姿を捉えたとみられる化石を、中国の地層から発見しました。

研究成果は2026年7月29日付の科学誌『Nature』に掲載されました。

目次

• 水の中で「留まる」ことの難しさ
• 米粒より小さな、夜明けの角
• それはもともと泳ぐための進化ではなかった

水の中で「留まる」ことの難しさ

プールで大きく息を吸うと、体は浮きます。吐くと沈みます。たったそれだけで、人間の体は水中で上下してしまいます。

裏を返せば、水の中でその場に留まるのは、とても難しいということです。ダイビングを習った方なら、最初の一時間がひたすら「浮きすぎず沈みすぎない」練習だったことを覚えているでしょう。

魚はこれを、体内の浮き袋で解決しました。袋の中の気体を増やせば浮き、減らせば沈む。ヒレを動かさなくても、好きな深さに留まっていられます。

では、タコやイカの祖先はどうだったのでしょう。

彼らの条件は、魚よりずっと厳しいものでした。

初期の軟体動物は、殻を背負ったまま海底で暮らしていたと考えられています。

そして炭酸カルシウムでできた殻は重く、背負っていれば沈んだままになります。

そのため初期の軟体動物たちは、這うか、埋まるか、岩にくっつくかがせいぜいで、上下に世界を広げる選択肢はなかったのです。

ところが、この重荷を逆手に取った一族が現れました。殻を捨てるのではなく、殻そのものを浮きに作り替えたのです。

いまも生きているオウムガイが、そのヒントになります。

オウムガイの殻を縦にまっすぐ割ってみると、内部がいくつもの部屋にきれいに仕切られているのがわかります。

本体が住んでいるのは、いちばん外側の一室だけ。残りはガスと少しの液体が入っているだけの空き部屋で、それがそのまま浮きになっています。

ただし、浮きを作るだけでは足りませんでした。

空き部屋が密閉されたままでは、浮き具合は固定されてしまいます。それでは深さを選べません。潜れば水圧に押され、浮上すれば行き過ぎる。

そこで彼らが進化させたのが、空き部屋を串刺しにするように走る一本の細い管でした。部屋どうしをつなぐ細い管、連室細管です。

この管を通して部屋の水を抜けば軽くなり、水を入れれば重くなります。

潜水艦がタンクの水を出し入れして浮き沈みするのと、発想は同じです。

こうして頭足類は海底を離れました。

あとは水を勢いよく噴射して進めばいい。彼らは海の中層を動き回りながら狩りをする、最初の捕食者になります。

それまでの海の生態系は、平たい皿のようなものでした。生きものは底にへばりつき、競争も逃走も平面の上で起きていいましたが、そこに上下という次元が加わったのです。海が、平面から立体に変わった瞬間でした。

世界中の地層からアンモナイトの化石が出てくることが、その後の繁栄を物語っています。

面白いのは、この大発明のたどった末路です。

コラム:貝が浮いて、イカになるまで
約5億4000万年前 ── カンブリア紀が始まり、硬い殻を持つ生きものが海に一斉に現れます。軟体動物もそのなかにいました。小さな笠のような殻を背負い、海底を這っていた時代。沈む貝の時代です。
ですが約4億9000万年前 になると仕切りを管が貫く注排水システムが完成し、貝が浮いて泳ぐ時代が始まります。
さらに約4億年前には巻いた殻を持つアンモナイトの仲間が登場します。以後3億年以上にわたって、世界中の海を埋め尽くしました。
そして約3億3000万年前になるとイカやタコの祖先が現れ、背負っていた殻を体の中に取り込みはじめます。
このように私たちが知るイカやタコなどの頭足類が現れるまでには、貝が浮くというステップが必要だったのです。

いまも本来の形で使い続けているのは、オウムガイだけになりました。仕切られた空き部屋と、それを貫く管。5億年前の設計図そのままの装置を、彼らは深海で今日も動かしています。

コウイカは、形を変えて残しました。スーパーで買ったコウイカの体から出てくる、白くて軽い舟のような硬い板。捨てられがちなあれの内部は、驚くほど細かい層に仕切られていて、そこの水とガスを入れ替えて浮力を調節しています。5億年前の発明が、まな板の上に載っているわけです。

一方、ダイオウイカのような深海性のイカの一部は、海水より軽い液体を体内にためるという化学的な方法に乗り換えました。反対にスルメイカのような遊泳型のイカは、浮きそのものを持ちません。体は海水より重く、泳ぎ続けることで沈まずにいます。体に残る透明で薄い軟甲は殻の名残ですが、空き部屋も管もなく、浮きとしては働きません。

そしてタコは、いちばん徹底していました。殻も、部屋も、管も、すべて捨てた。装置を持たないかわりに、体そのものを海水と同じ重さに作り変えてしまったのです。

装置を守った者、作り替えた者、乗り換えた者、丸ごと捨てた者。5億年前に生まれたひとつの発明は、子孫たちの手でまったく違う運命をたどりました。

ところが ── その発端となった発明がいつ生まれたのか、誰も知りませんでした。

米粒より小さな、夜明けの角

転機は、意外なところから訪れました。

研究者たちが見ていたのは、中国・陝西省の約5億2000万年前の地層から採れた、ごく小さな化石でした。岩を酢酸で溶かし、溶け残った粒を顕微鏡の下でひとつずつ拾い集めたものです。

正直に言えば、彼らは最初、この化石を頭足類だとは思っていませんでした。外見が、同じ時代にうようよいた別の動物の殻とそっくりだったからです。

気づかせてくれたのは、壊れた標本でした。

割れた断面から、見慣れない管のようなものが覗いていたのです。まさかと思って無傷の標本を、中身を輪切りにして立体で見る装置(マイクロCT)にかけてみました。

CTにかけた標本には、いずれも同じものがありました。

仕切りで区切られた空き部屋が並び、その脇を、節に分かれた一本の管が全長にわたって走っている。オウムガイの殻を極限まで小さくしたような構造が、そこにありました。

殻の長さは1.5〜4.4ミリメートル。米粒より小さく、手のひらに乗せても気づかないサイズです。

研究チームはこれを、部屋どうしをつなぐ細い管のいちばん原始的な姿だと考え、エオケラスと名づけました。ギリシャ語で「夜明けの角」という意味です。装置の始まりに立ち会った生きものにふさわしい名前でした。

ところが、その管をよく見ると、後の時代の頭足類とは決定的に違う点がありました。

空き部屋を仕切る壁に、穴が開いていなかったのです。

オウムガイやアンモナイトでは、管は壁を突き破って向こう側へ通り抜けています。串団子の串のように、部屋という部屋を貫いている。だからこそ水がスムーズに行き来し、好きな深さに留まることができます。

しかしエオケラスの管は、壁のところでいったん途切れ、部屋ごとに閉じた節になっていました。串団子でいえば、団子と団子のあいだで串が切れている状態です。

部屋がある。管もある。なのに、穴だけがない。

これが、この化石の最大の発見でした。

これまで有力とされてきたのは「穴が先」という説でした。まず壁に穴が開き、その穴を通って体の組織が後ろの部屋へにゅっと伸びていき、それが管になった ── という筋書きです。

ところがエオケラスは、その常識をひっくり返しました。管のほうが先にでき、壁に穴が開いたのは、ずっと後の時代だったことになります。順番は、これまで考えられてきたのと真逆だったのです。

論文はこの点について、「反証する」という強い言葉を使っています。慎重な表現を好むこの分野では、なかなか見ない断定です。

では、水はどうやって動いたのか。

研究者たちの答えは、肉眼ではとても見えないサイズにありました。

壁と管のあいだには、髪の毛の太さの15分の1ほどしかない極細の通路が走っていたのです。穴を開けてどっと流すのではなく、細い抜け道でちびちび通す。

さらに研究チームが仕切りを取り出して強い光にかざしたところ、中央部分が透けて見えました。あまりに薄いため、障子紙越しに水がにじむように、液体が自然としみ出していたのではないか ── 著者らはそう考えています。

要するにエオケラスの浮力調節は、後の時代のように管が壁を串刺しにする豪快なものではなく、極細の抜け道と薄い膜だけに頼った、まどろっこしい試作品だったのです。

今回の発見をもとに、研究チームは装置が組み上がった順序を三つの段階として提案しました。工事の手順書のようなものです。

第1段階 ── まっすぐな殻の中に、部屋を仕切る壁ができる。生きものは殻の入り口のほうへ前進しながら成長し、通り過ぎた後ろの空間に次々と壁を作って部屋を閉じていきます。
第2段階 ── 閉じた部屋どうしを、一本の管がつなぐようになる。ただし壁はまだ塞がったまま。
第3段階 ── 管が壁を貫通し、本来の装置が完成する。

アンモナイトも、絶滅したベレムナイトも、そして今も生きているオウムガイも、全員がこの第3段階の装置を受け継ぎました。

そしてエオケラスがいるのは、ちょうど2段目です。

これまで空白だった「途中の姿」が、実物として初めて手元にやってきたことになります。

数字の面でも、この発見には意味がありました。これまでの最古の記録は4億9000万年前。エオケラスは5億2000万年前。一気に約3000万年、記録がさかのぼりました。

遺伝子から逆算された枝分かれの時期は、カンブリア紀の前期。化石の記録は長らくそこに届いていませんでしたが、今回その差の大部分が埋まったことになります。

これは単に古い化石が見つかったという話ではありません。

頭足類は、カンブリア爆発という生きものの大増殖に遅れて参加した後発組ではなく、最初からその一員だった。今回の発見は、その見方を強く後押しするものです。

それはもともと泳ぐための進化ではなかった

最後に、いちばん奇妙な事実に戻りましょう。

浮くための装置を世界で最初に手に入れたエオケラスは、おそらく泳いでいませんでした。

体が小さすぎること、水をやりとりする仕組みが原始的すぎること、殻の壁が体のわりに厚いこと。これらの理由から、研究チームはエオケラスが生涯のほとんどを海底で過ごしていたとみています。

では、泳がないのなら、なぜそんな装置を持っていたのでしょうか。

答えは、順番にありました。あの部屋は、浮きを作ろうとしてできたものではなかったのです。

論文によれば、エオケラスは殻の入り口のほうへ前進しながら成長し、通り過ぎた後ろの空間を次々と壁で閉じていきました。部屋とは、使わなくなった後ろの空間を始末した跡だったわけです。閉じた空間に気体がたまり、殻が軽くなったのは、いわばそのおまけでした。

管もまた、はじめから設計されたものではないようです。体が殻の入り口のほうへ移動しても、奥の古い部屋とのつながりは、細い管一本を残して保たれていました。前へ進みながらも、通ってきた部屋と縁を切らずにおく——その名残が、後に浮きを操るリモコンへと育っていくことになります。

それでも、軽くなることには意味がありました。浮くか沈むかは、二択ではありません。殻が軽くなれば、海底を這うのも、柔らかい泥に沈まずにいるのも楽になります。

研究者たちも「ある程度は自らの浮力を調節できた可能性がある」と述べています。

泳ぐために浮きを作ったのではない。別の理由でできた浮きが、はるか後の時代に、泳ぐ力として使い直された。

装置は先にできあがり、それを活かせる体は、何千万年もあとからやってきた。進化とは、往々にしてそういうものなのかもしれません。

もっとも、今回見つかったのは殻の化石だけです。腕も、目も、筋肉も、軟らかい体は一片も残っていません。何本の腕があったのかさえ不明で、復元図に描かれた体の部分は、あくまで想像です。

論文は、この先を明らかにするにはカンブリア紀の化石がもっと必要だと述べています。

この時代の「小さな殻の化石」は、世界中の地層から膨大に採取され、博物館の引き出しに眠っています。すでに別の名前をつけられて棚に並んでいる標本の中に、同じ仲間が紛れている可能性があるというのです。

5億年後にダイオウイカとタコを生む系譜としては、ずいぶんと控えめな出発点でした。

次の「夜明けの角」は、発掘現場ではなく、博物館の引き出しの中で見つかるのかもしれません。

参考文献

Early Cambrian fossil discovery sheds light on early cephalopod origin and evolution
https://www.eurekalert.org/news-releases/1138007

元論文

Earliest siphuncle-bearing cephalopod from the early Cambrian
https://doi.org/10.1038/s41586-026-10868-y

ライター

川勝康弘: ナゾロジー副編集長。 大学で研究生活を送ること10年と少し。 小説家としての活動履歴あり。 専門は生物学ですが、量子力学・社会学・医学・薬学なども担当します。 日々の記事作成は可能な限り、一次資料たる論文を元にするよう心がけています。 夢は最新科学をまとめて小学生用に本にすること。

編集者

ナゾロジー 編集部