進化とは、方向性のない修繕屋のようなもので、何百万年もかけて動物たちが海から這い出て陸に上がるのを手助けしてきた。しかし、イェール大学の新しい研究が思い出させてくれるように、その旅は常に一方通行だったわけではない。数十の主要な哺乳類や爬虫類のグループが最終的に「いや、水の方が快適だった」と言って海に戻り、その過程で鰭やその他の水生適応を発達させたのだ。この発見はCurrent Biologyに掲載された。おそらくNatureは既に予約でいっぱいだったからだろう。

「これらの二次的水生グループは、新しい水生の住処に驚くほど似た方法で適応した。鰭を進化させ、泳ぎをより上手くする一連の特徴を備えたのだ」と、筆頭著者であるケイレブ・ゴードンは述べた。彼は今年初めにイェール大学大学院芸術科学部（GSAS）で博士号を取得し、現在はフロリダ自然史博物館のポスドク研究員である。「その結果、彼らは収斂進化の教科書的な例となり、同様の環境的手がかりに応じた適応的変化を駆動し制約するプロセスについて多くを教えてくれる」。つまり、環境がニッチを差し出せば、進化は鰭を差し出すのだ。何度も何度も。

これらの進化的Uターンを再構築するため、研究者らはイェール・ピーボディ博物館や世界中の数十の機関に所蔵されている数百の化石および現生標本を調査し、11,000以上の測定値、写真、CTスキャンを収集した。彼らは伝統的な古生物学的手法を、進化的関係を考慮した機械学習モデルと組み合わせ、さらに第二次世界大戦中に海軍が使用した統計的アプローチを投入した。なぜなら、「古代爬虫類」と言えば、20世紀半ばの軍事レーダー技術ほどふさわしいものはないからだ。

「科学的に厳密な方法で、単に物語を語るのではなく、絶滅した生命形態の生活を再構築することは、精密で繊細な作業だ」と、研究の上級著者でイェール大学芸術科学部（FAS）の地球惑星科学准教授、またピーボディ博物館の脊椎動物古生物学および脊椎動物学の准学芸員であるバート＝アンジャン・ブラーは述べた。「それには、現生生物からのデータ（我々の理解は必然的にはるかに深い）と、化石形態に対するこれらの生物の系譜関係の知識を注意深く織り合わせる必要がある」。彼は付け加えた。ゴードンの仕事はこれを大規模な進化的スケールで成し遂げ、しかも古生物学版のファンフィクションに頼ることなく達成した、と。

何十年もの間、科学者たちは特定の先史時代の動物グループがいつ完全に水中生活に適応したかについて意見が分かれてきた。主な理由は、化石記録がしばしば不完全または矛盾する手がかりしか提供しないからだ。ある骨格的特徴は水生生活を示すかもしれないが、別の特徴は同じ動物が陸上での移動や摂食能力を保持していたことを示唆する。これらの矛盾により研究者たちは行き詰まってきた。ゴードンが言うように、「こうした場合、古生物学者はしばしば立ち往生する。なぜなら、古代動物がどのようなものであったかについて、異なる証拠の系統が一致しないからだ」。彼の解決策は？　現生動物で訓練された機械学習モデルである。これは骨格比率と既知の生活様式との関係を特定し、絶滅種が水生環境をどのように利用したかを推定できる。さらに、化石にはほとんど残らない遊泳構造を含む軟組織の適応まで予測する。

最も見出しを賑わせた発見は、水との関係がかなりの論争を引き起こしてきた巨大な先史時代の恐竜、スピノサウルスに関するものだ。おそらく古生物学者は議論を楽しむからだろう。スピノサウルスは約1億1300万年前から9400万年前、現在の北アフリカに生息していた。科学者たちは一般に、それが水生環境と関連していたことに同意しているが、正確にどのように移動し、狩りをし、時間を過ごしたかは議論の的であり続けている。証拠の中には、アザラシやペンギンのように頻繁に潜水し、水中で獲物を追った動物を示すものもある。他の発見は…