E2古生代
Paleozoic

三葉虫の複眼(標本の拡大写真)準備中



三葉虫の眼の想像図


Imaginary view of trilobite eyes

現在の地球で最も多様な動物はなんであろうか。答えは、哺乳類でも鳥類でもなく、昆虫に代表される節足動物である。カンブリア爆発(☞2ページ)以降、最初に繁栄を遂げたものこそ、その節足動物であった。

節足動物はクチクラでできた硬い外骨格を持つために、古生代という古い地層の中にも非常に多くの化石が残されている。古生代には多種多様な節足動物が出現しており、有名なものにはカンブリア紀〜デボン紀に出現したアノマロカリス類、カンブリア紀に出現してペルム紀の末に絶滅した三葉虫、オルドビス紀に出現してペルム紀の末に絶滅したウミサソリが知られている。古生代の節足動物は大きさも様々であり、数cmのものから、特に大きなものでは2mを越えるウミサソリやアースロプレウラが知られている。これらは現在まで通じる歴史の中でも最も大きな節足動物である。

古生代の初期の節足動物の繁栄を示す代表格は、化石の王様として知られる三葉虫であり、古生代を通して1万種を越える非常に多くの種が出現したと考えられている。体は頭部、胸部、尾板の3つのパーツに分けることができる。縦に見ると、中葉とその両側の側葉とに分けられ、3つ(tri)の葉(lobe)でできていることから、三葉虫(trilobite)と呼ばれるようになった。実は、その外骨格の他にも注目すべき特徴が化石に残されている。様々な形や大きさに発達した複眼である。三葉虫の眼はトンボのように小さなレンズの集合体からなっており、広い視野を持っていた。驚くべきことに、眼の中央部と周辺部では焦点距離が異なる遠近両用型の種がいたことが知られている。

カンブリア紀より前の動物も光を感じれたかもしれないが、三葉虫のように周囲の物体を確認すことができる眼を持つ動物が出現したのは、カンブリア紀になってからのことである。そのような眼を持つと、例えば食料を効率よく見つけたり、自分を襲う敵を確認して逃げられるため、生存競争で有利な立場にたてたであろう。そうすると、食べる側と食べられる側のイタチごっこの進化が激しくなったはずである。この理屈に基づき、カンブリア爆発(急速な動物の多様化)をまねいたのは、カンブリア紀になって眼を発達させた動物が出現したことも原因であるとする、「眼の誕生説(光スイッチ説)」が提案されている。

What is the most diversified group of animal on the planet today?

The answer is neither the mammals nor birds but arthropods that are represented by the insects. The arthropod group was the first group to prosper since the Cambrian explosion (☞ page 2).

 

As arthropods possess a hard exoskeleton made of cuticles, it is easy to find their fossilized remains in Paleozoic strata. A wide variety of arthropods appeared during the Paleozoic era. Among those arthropods, the most famous ones are:

 - Anomalocaris (Cambrian to Devonian),

 - Trilobites (Cambrian to Permian),

 - Sea scorpions (Ordovician to Permian).

Paleozoic's arthropods varied in size, ranging from few centimeters to more than 2 meters for largest specimens like the Sea scorpions or Arthropleura. Those are the largest arthropods in history up to now. But the best representant of the early arthropods' prosperity, also known as the "King of the fossils" as its species number might exceed 10,000 during the Paleozoic era, is the Trilobite. The trilobite (meaning "three lobes") has been named because of its body composed of an axial lobe and 2 pleural lobes. Actually, besides its chitinous exoskeleton, Trilobites also left in the fossil record other noteworthy features. For example, their eyes developed into various shapes and sizes. Just like the Dragonfly, Trilobite's eyes consisted of aggregated small rigid calcite lenses conferring a wide field of view. Rigid calcite lenses would have been unable to accommodate to a change of focus however, some Trilobites had a calcite formed internal doublet structure that provided an astonishing depth of field with a minimal spherical aberration.

 

Indeed, even if animals before the Cambrian era may have felt light, they would not have been able to see their surrounding environment the way trilobites did during the Cambrian era.

Such eyes have proved to be an edge in the survival competition as they have been useful for finding efficiently food or for confronting predators and escape from them. A simple thing like eyes launched on both preys and predators side an extraordinary evolutionary pressure. Based on this, Andrew Parker emitted the following theory called the "Light Switch Theory". According to this theory, once the atmospheric changes during the Cambrian increased the amount of light reaching Earth and the bottom of the oceans, the evolutionary benefits of seeing were so great that eyes rapidly emerged in all kind of animals. Predators rapidly emerged because they were able to see, pursue and kill more efficiently their prey, developing later teeth and jaws. In response, preys developed protective hard parts such as shell to protect them from the predators. This "Light Switch Theory" is the origin of the Cambrian explosion.