ネズミの石化した尿には何が入っているのでしょうか? 数千年にわたる秘密です。

おそらく、ネズミは泥棒だと聞いたことがあるでしょう。利己的な収集家。夜に物を盗む人。この長い尾を持つげっ歯類は、ダイヤモンドの指輪や金の時計、小銭や車のキーをひったくり、小さなビーズのような目をしたドラゴンのように、それらを光り輝く山に蓄えるというのが通説です。

その一部は真実です。科学者たちはその理由を完全には理解していませんが、ネオトマ属のげっ歯類は、キュレーションに向かう本能的な衝動を持っているようです。ネズミは人間の近くに住んでおらず、私たちの宝物をポケットに入れていないときでも、植物の切り株や種子を集め、将来の使用に備えて大きな塚に保管します。住居兼食料貯蔵庫であるこれらのいわゆる貝塚には、棒、石、骨、動物の糞も含まれます。ネズミ自身の糞だけでなく、世界で発見され、保管のために持ち帰ったパテや毛むくじゃらの糞もあります。彼らは、日焼けしたクマの大腿骨やリングテールの糞に何の関係があるのでしょうか。私たちにはわかりません。

しかし、この強迫観念的な積み上げは、気候の変化、動植物の進化、さらには古代の砂漠を横断する謎の人類の旅を研究したいと願う多くの研究者にとっては素晴らしいニュースだ。ネズミの世代が次々と貝塚に層を積み上げていくと、洞窟、崖面、その他の隅っこにゆっくりと巨石サイズの塊が築かれ、それが何千年も残る可能性がある。

ここでネズミの話は一転する。この動物が長年にわたり盗み出したとされる小物の価値をすべて合計したとしても、科学者らがネズミとその仲間が、一度にひとつずつベタベタと臭いを放つ貝塚を返し始めたと述べる金額に比べれば、その額はかすんでしまうだろう。古生態学者らは約半世紀にわたり、自分たちのコレクションをミニチュアのタイムカプセルとして使い、はるか昔の生態系を解明する研究に取り組んできた。北米南西部のような乾燥地域では、これまでは氷床コアや湖の堆積物を採取できる地域でしか入手できなかった古代の植物に関するデータがようやく得られるようになっている。最近では、北米以外で貝塚が発見されたことで、特に南米の極度に乾燥したアタカマ砂漠などの場所で新たな研究の波が巻き起こっている。

北米だけでも20種類以上のネズミが存在し、それぞれ独自の収集嗜好を持っています。N . stephensi はジュニパーを専門としていますが、 N. lepida は植物よりも岩に興味があります。

[関連: 琥珀に保存された昆虫は9900万年経ってもまだ光り続けている]

しかし、その個体がどんな方法で糞塚を飾ろうとも、すべてを結びつけるのは本当にその尿です。文字通りです。乾燥した気候で水分を節約するため、ネズミの尿は他のほとんどの動物よりも濃く、粘性があり、水分が少ないです。ネズミは巣のあちこちで尿を漏らす習性があるため、尿の中の水分はほぼ瞬時に蒸発し、方解石やシュウ酸カルシウムなどの老廃物だけが残ります。これらは人間の腎臓結石の構成要素としてよく知られています。これらは熱で急速に結晶化し、アンバーラットと呼ばれる光沢のある粘性のあるシェラックを形成します。アスファルトと混ざった樹液のように、この物質は触れるものすべてを固めて化石化します。

古代の人間と、またはその近くに巣を作ったげっ歯類の略奪品を調査することで、私たちの祖先がどこでどのように暮らしていたか、また、どのような環境要因が彼らを駆り立てたかについての真実が明らかになる可能性がある。現在、DNA分析の技術的進歩により、ネズミは人類と地球の過去に関する無数の新たな洞察を提供してくれるだろう。

パックラットタイムマシン

1961年、植物生態学者と昆虫学者がラスベガスの上の山々にハイキングに出かけました。これは無名のジョークの始まりではなく、ネバダ核実験場周辺で実施された数百の生態学的調査の1つです。ネバダ核実験場は、1951年以降、米国政府が約1,000個の核兵器を爆発させた1,360平方マイルの土地です。その日、科学者たち、当時ニューメキシコハイランズ大学の博士研究員だったフィル・ウェルズと、ブリガムヤング大学の昆虫研究チームのフィールドディレクターだったクライブ・ジョーゲンセンは、アイシーズピークと呼ばれる山の動植物を単にカタログ化したいと考えていました。特に、若い研究者たちは、近くの同様の標高で丈夫な針葉樹が繁茂しているにもかかわらず、山頂にジュニパーの木がまったくないことに不思議を感じました。

その日は諦めて、山を下る途中で休憩をとったところ、ジョーゲンセンは崖の下に黒い樹脂の塊があるのに偶然気づいた。好奇心にかられた昆虫学者は、その塊をちぎって中身を調べ、叫び声をあげた。彼は、失くしていたジュニパーを見つけたのだ。最初、この発見は意味不明だった。二人は山のどこにもジュニパーの木が生えていないのに、どうしてこの汚れた塊に新鮮そうな針葉が生えているのだろう？

二人がいくつかのサンプルを研究室に送ってから、ようやく謎が解け始めた。研究室の科学者たちは、当時新しく発見された技術で、有機物に含まれる天然の炭素同位体のレベルに基づいてその年代を測定する放射性炭素年代測定法を使って、ジョーゲンソンがアイシーズ ピークから摘み取った針葉樹の樹齢が 1 万年弱であることを突き止めた。通常であれば、それらは確実に朽ちて時の流れの中に消え、そこに木が生えていたという痕跡は残らなかったはずだ。しかし、ネズミがそれらを集め、小便で封印していたのだ。

その瞬間に新しい研究分野が誕生したと、米国地質調査所の元上級科学者で、 『Packrat Middens: The Last 40,000 Years of Biotic Change 』の共著者であるフリオ・ベタンクール氏は言う。この時点まで、科学者が過去の植物について知っていたことのほとんどは、花粉の堆積物から得たものだったとベタンクール氏は説明する。しかし、花粉学として知られるその研究分野には盲点があった。花粉は、湖の堆積物と氷床をコアリングすることによって最も確実に抽出されるが、この2つは乾燥したアメリカ南西部では通常見つからない。そのため、現代の砂漠の古代の植物相は、ほとんど知ることが困難だった。しかし、周囲の世界を注意深くサンプル採取することによって、パックラットは静かに、そして無意識のうちに、長い間失われていた植物や動物の種の頑丈な博物館を自分たちで構築していたのだ。

[関連: 1000年前の糞便から、私たちの祖先の微生物叢の驚くべき多様性が明らかになる]

ベタンコート氏は40年以上にわたり、ネズミの糞の山を過去の代用品として利用する新しい方法を開拓してきた。山を登ったり、誤ってガラガラヘビを捕まえたり、眠っているマウンテンライオンに偶然出会ったり、ネズミの尿を追い求めてきた。2000年には、オーストラリアの崖から転落し、特に難しい狩猟で手足を失いそうになった。「その足はひどく傷つきました」とベタンコート氏は言う。「通常の状態から90度折れてしまいました」

彼は長年にわたり、何百もの貝塚を扱い、またその匂いも嗅いできた。今では、匂いをかぐだけで、おおよその年代を推測できるという。一番若い貝塚は、その刺激臭で鼻を突かれるほどだ。しかし、古くなるにつれて、不快感は薄れていくという。貝塚の中には、パインソルやパイプタバコのような心地よい匂いを放つものもあるという。

もちろん、貝塚を科学的に価値あるものにするには、敏感な鼻だけでは不十分です。まず、研究者はハンマーとノミを使ってネズミのタール片を砕かなければなりません。レンガ大の塊をバックパックいっぱいに詰めて研究室に持ち帰った後、バケツの水に沈めて数週間煮込みます。こうすると貝塚の基質をまとめているアンバーラットが溶けます。十分に浸した後、研究者は物乞いが金を探すように、できた泥漿を次々と小さなスクリーンに流し込むことができます。

「私たちは法医学者のようなもので、これらのものを分解して花や種子などの小さな破片を特定するのです」と南米の貝塚研究の新たな中心地であるチリ・ポンティフィカ・カトリック大学の古生態学者クラウディオ・ラトーレ氏は言う。「そして、それらを現在その土地に生息する植物と関連付けようとします。」

古生態学者は、年代、場所、標高が異なる貝塚のデータを比較することで、時間をさかのぼって先史時代を移動する特定の種を追跡することができます。たとえば、ベタンコートは、氷床が後退した後の数千年にわたってアリゾナ州からモンタナ州まで北に移動するポンデローサマツを追跡しました。少し南では、彼と彼の同僚は、ソノラ砂漠の生命体の集合は数千万年以上実質的に変化していないという長年の信念を覆しました。実際、パックラット貝塚は、サワロ、オルガンパイプサボテン、およびソノラ砂漠をユニークにするその他の植物がわずか11,000年前に集まったことを確認しました。つまり、この砂漠は生態学的基準からすると非常に若いのです。

貝塚は他の動物の歴史も明らかにしている。アメリカ南西部とメキシコ北部のチワワ砂漠の調査では、古代のネズミが9,000年前のホリネズミから12,000年前の青白いコウモリまであらゆる動物の遺骸を集めていたことがわかった。ネズミの残骸は、ワタオオカミやガニソンプレーリードッグなど、いくつかの種の生息範囲の拡大にも役立っている。

ミニチュアスケールでは、さらに多くのことが学べます。ほとんどすべての貝塚には、運悪くアンバーラットに閉じ込められてしまった昆虫、クモ類、その他の不気味な虫がいます。これにより、1976年に現在のアリゾナ州の貝塚から摘み取られた、これまで見たことのないクモ虫、 Ptinus priminidiのように、新種の記述につながる可能性があります。

ネズミの糞さえも貴重だ。糞粒の直径は体の大きさと密接に関係しており、気候が温暖化すると体の大きさは小さくなるとベタンコート氏は言う。このように、科学者たちは実際にネズミの糞を使って数千年にわたる気温の変化を再現した。

しかし、この汚らしいタイムマシンにも限界がある。放射性炭素同位体は5万年ほどでほぼ消滅してしまうため、パックラットはそれ以前に存在していた生物、たとえば恐竜の年代を特定するのに役立たない。しかし、5万年分のデータは十分な宝の山だとベタンコート氏は言う。そして科学者たちはパックラットが残したカプセルを利用する新しい方法を次々と発見している。この尿の山は、私たち人類の歴史に関するいくつかの秘密を明らかにするかもしれない。

驚異の洞窟

アルゼンチンのパタゴニアには、クエバ・ウエヌルとして知られる広い口の洞窟があります。2種類の異なる火成岩の間の何億年もの浸食によって形成されたこの洞窟は、太平洋の気候と大西洋の気候が出会う場所のちょうど真ん中にあります。この場所は古代人にとって一種の交差点でもありました。洞窟の底の堆積物の放射性炭素年代測定によると、狩猟採集民は約12,000年前からこの場所を訪れていました。

ウエヌルには南米に人類が存在したことを示す最古の証拠がいくつか残されているため、科学者たちはその秘密を解明することに熱心に取り組んできた。最初の結果は興味深いものだった。放射性炭素年代測定によると、最初の壁画は、マッケンジー邸ほどの広さの洞窟を人類がほぼ放棄したと思われる8,000年の期間のちょうど真ん中に現れたと古生物学者は語っている。

砂漠の真ん中にわざわざ古代の看板を立てておいて、その後ほとんど戻ってこないのはなぜだろう。この地域の人々は、地域全体で起こっていたより一般的な人口減少に屈したに違いないと、アルゼンチン国立科学技術研究会議（CONICET）とアルゼンチン国立人類学・ラテンアメリカ思想研究所（INAPL）で岩絵を専門とする考古学者のグアダルーペ・ロメロ・ビジャヌエバ氏は言う。

そして、数千年にわたってこの洞窟に避難し、最近その秘密を明らかにした貝塚作りの住民たちがいなかったら、この洞窟はそのまま残っていたかもしれない。その秘密とは、ビスカチャとして知られる、チンチラのふわふわしたウサギの耳を持ついとこたちだ。

2020年に『古地理学、古気候学、古生態学』誌に発表された研究で、科学者らはウエヌルとその周辺のビスカチャの貝塚16か所から糞便と植物を採取した。採取した植物片と花粉は、初めて地元の気候の変動を再現するために使用された。このようなパターンを追跡するために、専門家は顕微鏡をのぞき込み、サンプルごとに何百もの花粉を個別に数えなければならない。その中には白血球ほどの大きさしかないものもある。「それは骨の折れる作業です」と、研究の共著者でチリの乾燥地帯高等研究センターの花粉学者であるマリア・エウヘニア・デ・ポラス氏は言う。しかし、例えば、湿潤な気候に関連するある種の数が減り、乾燥に関連する別の種の数が増えていることに気づき始めると、とてもわくわくすることもある。「変化があることはわかります」と彼女は言う。「花粉記録が伝えていることに基づいて、まったく新しい物語を思い描くことができます。」

[関連: 古代の歯垢は人類が昔から炭水化物を好んでいたことを示している]

この場合、貝塚は、ウェヌル周辺の砂漠の乾燥が9,200年から5,500年前の完新世中期にピークに達したことを示しています。重要なのは、この時期が、洞窟に人間がいた証拠が減った長い期間と一致することです。また、最初の岩絵が出現した時期でもあります。

これらすべての断片をまとめることで、古生物学者は、洞窟が狩猟採集民の生活で果たした役割について新たな仮説にたどり着いた。ロメロ・ビジャヌエバ氏は、岩絵がこのような困難な時代に現れたのは当然だと言う。なぜなら、岩絵は人間がコミュニケーションをとり、情報を共有するために作った道具だからだ。これらの人々は頻繁に移動していたので、岩絵は「対面でのやり取りの必要性から彼らを解放した」だろう。おそらく岩絵は資源が見つかる場所を説明したり、近くのどの集団が友好的で危険なのかという情報を提供したりしたのだろうと彼女は言う。情報が多いほど、失敗しにくくなる。より良い決断ができるからだ。

さらに、世界がかつてないほど乾燥し、過酷な環境だった時代にも、人々がウェヌルを訪れていたという事実は、この場所が大きな意義を持っていた可能性を示唆している。「彼らは何か特別なこと、お祝い事、あるいは神秘的なことをするためにそこに行ったのかもしれません」とデ・ポラス氏は言う。

ロメロ・ビリャヌエバ氏は、古代人は黒曜石を探していたのかもしれないと付け加えた。あるいは、旅自体が何らかの儀式だったのかもしれない。口承による歴史や他の参照枠が伝わっていないため、ウェヌルの絵を完全に解釈したり、そのようなメッセージが誰に向けたものだったのかを知ることはできないかもしれない、と同氏は言う。

しかし、貝塚とそこに記録された気候データは、古代人が残した手がかりに文脈を加えるものだ。「これは、柔軟であることがいかに重要かを示す大きな洞察です」とロメロ・ビジャヌエバは言う。「彼らは行動を再編成していたのです」。現在の気候危機を考えると、それは私たちが覚えておくべき洞察だと彼女は言う。

貝塚が古代の謎に新たな意味を与えたのは今回が初めてではない。1980年代、ベタンコートは貝塚を使って、北米南西部の古代プエブロ族に何が起こったのかという疑問に答えた。ネズミの残骸から、さまざまな時期にどんな木が繁茂していたかがわかり、かつての偉大な文明が、地形が再生するよりも速いペースで森林を伐採したことが明らかになった。この資源の過剰利用は、おそらく干ばつや農業の衰退と相まって、社会の破滅を招いたのかもしれない。

また、より最近の歴史にも光を当てることができる。2018年、あるグループがサウスカロライナ州にある、保存状態の良い奴隷商人の家の壁の中に隠されたネズミの巣を発見した。ネズミは1800年代初頭に遡るボタン、ストッキング、ビー玉、その他の工芸品の豊富な供給源となっただけでなく、読書入門書から切り取られた小さな紙切れは、奴隷の1人が読み書きを学んでいた可能性を示唆している。「当時サウスカロライナ州の奴隷にとって読み書きは違法だったことを考えると、説得力のある考えだ」と歴史家の1人がブログに書いた。

こうした貴重な情報は、そうでなければ時とともに失われ、研究者は貝塚にどんな破片が隠れているかを知ることはできない。しかし、近い将来、こうしたゴミの山から宝物を見つけることは、かつてないほど容易になるかもしれない。

砂漠のDNAで大当たり

過去半世紀にわたる貝塚研究は、非常に興味深いものであったが、この分野の専門家たちは、将来を見据えている。DNA分析や機械学習などの技術が進歩し、価格も手頃になったことで、近い将来、科学者は植物や糞尿の塊からさらに多くの情報を引き出せるようになるだろう。

南米の貝塚研究の第一人者ラトーレ氏が2018年に発表した論文では、チリのアタカマ砂漠で発見された齧歯類の残骸のDNA分析により、過去4万9000年間に降水量が急増した時期にさび菌などの植物病原体が繁殖していたことが示された。「DNAを見ると、植物の構成や昆虫の構成だけでなく、細菌、寄生虫、病原体も分かります」とラトーレ氏は言う。「生態系全体を分解することができます」。この研究結果は、気候変動によって促進された多雨が、今後数年間に作物を枯らす病原体の発生を促進する可能性があるという重要な証拠を提供している。

一方、ベタンクール氏は、DNAを使って生態学の全体像を調べている。2020年に『Ecology and Evolution』誌に発表された研究で、同氏と研究チームはショットガン・メタゲノミクスと呼ばれる手法を用いて、3万2000年前に遡るネズミの塚から抽出したDNAをデータベース内の既知の配列と比較した。実験では、細菌、植物、節足動物、線虫、菌類、脊索動物の痕跡が明らかになり、適切な条件下では、塚が生命の樹全体の情報の宝庫となる可能性があることが示された。このような研究は、進歩する技術の魅力的な可能性を示唆している。なぜなら、科学者が現生生物と絶滅生物の両方からより多くのゲノムをデータベースに蓄積するにつれて、単一のサンプルを散発的に調べることで特定できる生物の数は増え続けるからだ。

[関連: 人類は私たちが考えていたよりもずっと早く地球を変え始めていた]

機械学習の可能性（複合顕微鏡をのぞき込む人間の代わりにコンピュータープログラムが貝塚の内容物の画像を精査することを学習する）を考慮すると、ベタンコート氏は将来の発見が「完全に革命的なもの」になる可能性があると語る。

抜け毛や骨の形で人間の DNA の一部が見つかる可能性もある。「私たちは、自分が何を持っているのかさえ知らないものがたくさんあるでしょう」とベタンコート氏は言う。

ベタンコート氏が2003年に収集し、それ以来ずっと未発見のままになっているサンプルを考えてみよう。アルゼンチン南西部のビスカチャ族が作ったおよそ1万4000年前の貝塚から、絶滅した地上性ナマケモノの糞が見つかった。問題は、その場所にそのような生物が生息していたという記録が他になかったことだ。

おそらく、DNA がまだ見つかっていない既知の地上ナマケモノの生息範囲拡大の証拠なのでしょう。しかし、まったく新しい種である可能性もあります。確実に知るには、DNA を破壊しようとする乾燥した熱気にもかかわらず DNA 鎖を保存する、ゴルディロックスのような環境下で保存された化石がもっと必要です。貝塚がその役割を果たしていることが多く、他にもたくさん発見されています。

科学者たちは北米で貝塚を探し回っており、南米でも同じことをする努力が今や本格化しているが、世界の他の地域は比較的未開拓である。アフリカ南西部の海岸砂漠では、ダッシーネズミがパックラットやビスカチャとそれほど変わらない住処を作っている。アフリカと中東の多くの地域に生息するハイラックスは、尿と一緒にヒラシウムと呼ばれるアンバーラットに似た物質を排出する。ベタンコートが足を骨折したオーストラリアでは、スティックネストネズミが有望視されている。

「南米にはおそらく3～4種類の動物がこうした堆積物を作っている。そして、私たちが知らない世界の他の地域にも確実に存在する」とベタンクール氏は言う。「例えば、中央アジアは未開拓地域だ」

PopSci+のストーリーをもっと読む。