アンモナイト の化石珪化木 （木の化石）植物の化石 化石 （かせき、英語 :fossil 、ギリシャ語：απολίθωμα）とは、地質時代 に生息していた生物 が死骸となって長く残っていたもの、もしくはその活動の痕跡を指す。
多くは、古い地層 の中の堆積岩 において発見される。化石の存在によって知られる生物のことを古生物 といい、化石を素材として、過去の生物のことを研究する学問分野を古生物学 という。
古生物 として、堆積物 として、の二重の性格を併せもっている。
バージェス頁岩 中のアノマロカリス ティラノサウルス の骨格標本化石は、過去の生物の遺骸や遺跡が何らかの形で地層の中から発見されたものである。腐敗から化石化までのメカニズムなどを研究する学問をタフォノミーという。この用語は、古生物学のイワン・エフレーモフ が1940年に作った用語である。タフォノミーには、生物堆積論と化石続成の大きく2分野がある[ 1]
遺骸が地層にとじ込められたのち、肉などの軟質部は通常、化学変化 により失われる。したがって化石には動物の骨 や殻 、歯 などの固い組織の部分を主として、それらが鉱物 に置換されて残っているものが多いが、木の葉 や恐竜 をはじめとする動物の皮膚 や羽毛 の型が残っているもの、貝 などの内部が鉱物で充填されたものもある。形状的には、凸型（雄型、石膏型形状）のものを「カスト」、凹型（雌型、鋳型形状）を「モールド」と呼ぶ。また、軟体性生物あるいは生物における軟質部が酸素 の少ない泥 に閉じ込められたバージェス頁岩 のような例もまれに見つかる。
植物化石は、葉脈などの外見が残っているものは印象化石、潰れてしまったものは圧縮化石 （英語版 ） [ 2] [ 3]
黄鉄鉱化した化石 オパール化した化石 泥化石 また、鉱物に置換されていない例として、炭化 した植物、琥珀 （こはく）に取り込まれた昆虫 、シベリア で発掘された生体に近いマンモス 、新しい時代では貝殻 がそのまま化石になるなどの例もある。2005年 、アメリカ でティラノサウルス の大腿骨 から柔軟性を残した血管 や骨細胞 が発見され、どのくらい組織 が残されているか注目されている[ 4]
二足歩行の足跡が見つかったエチオピアの「ルーシー」 （レプリカ） 完全な頭部ののこる始祖鳥 の化石（ベルリン標本） 生物体それ自体だけでなく生物活動の跡（遺跡）も生痕化石 といわれ、化石の一種とされる（足跡、這い跡、巣 穴など）。生痕化石は、生物本体の化石よりも重要ではないと考えられるかもしれないが、必ずしもそうではない。生物体化石だけでは判らないことが、生痕化石から判断できる場合も多い。発達した生物が多く現れる古生代 カンブリア紀 の始めを示すのは這い跡の生痕化石であり、恐竜の行動様式が判るのは足跡の研究の成果である。タンザニア では、360万年前のアウストラロピテクス の足跡の化石が見つかっており、そこでは親子が並んで二足歩行 していることが実際に確かめられている。
動物の糞 の化石（糞化石）も、その動物の消化器官の様子や、餌にしていた生物を知る重要な手がかりとなる。また、恐竜 の卵の化石は一箇所に集中して大量に見つかることが多く、マイアサウラ のように、ある種の恐竜は子育てをしたのではないかと推論される証拠も見つかって、このような例から動物たちの多様な行動様式を知ることができる。
化石の中には本体とは別種の生物の生態を示すものがあり、有名なものに歯型が残る化石が挙げられる。例えばアルゼンチンから発見された四肢動物の化石には、爬虫類(ワニやドロマエオサウルス科)が食べ残したと思しき骨に、さらに哺乳類が歯型を残しており、死骸が余すことなく活用されたことを示している[ 5]
いずれにせよ、化石としてのこる生物は偶然に左右され、その身体の部位、条件、その他きわめて限られた場合だけである。また、発見も露出した堆積岩は発見されやすいが、地中では発見も難しい。方解石の殻より霰石の殻の方が化石として残りにくい霰石バイアスなどがある[ 6] 鳥類 については他のものより産出量は少なく、始祖鳥 と現世鳥類を結ぶ進化 の過程には未解明な点が今なお多い。
また、化石から分かる情報もそれなりに限られたものである。しかし、過去の生物を直接目にすることは、化石を通じてしかありえない。それゆえ、進化という考えの起源の一つが化石研究であったのは当然である。とはいえ、化石から生物界の種 すべての情報を引き出せるわけではない。生物界全体を見渡せば、化石から系統進化 にかかわる知識を汲み出せるのは動物界 と植物界 だけにほぼ限られると言ってよい。菌界 、原生生物界 、細菌 、古細菌 の化石の産出も少なくないが、微化石 として多産するもの以外については、通常、断片的な知識しか得ることができない。
ただし、原核生物 など極めて情報量の乏しい生物群でも、他生物の化石と細胞内共生やLGT などを利用して関連付けることで系統樹に関する情報を得ることができる場合がある。分類群特有の成分も分子化石として産出する場合がある[ 注釈 1]
古生物遺体（遺骸）としての化石は、生物学上の分類にしたがって動物化石、植物化石などのように分類されるが、上述のように遺骸か遺跡か、また遺存の状況や程度によっても分類が可能である。表にまとめると以下のようになるが、あくまでもこれは代表的でわかりやすい事例を掲げたにすぎない。
生物そのものでなく、足跡や糞などの生痕が残ったものを生痕化石 という[ 7] [ 8]
大きさによる分類として、微化石 、大型化石 （英語版 ） [ 9]
コロンビアマンモス の骨格標本古くから化石の存在は知られていた。古代ギリシア においては、化石を過去の生物と見るものがあったが、アリストテレス は特殊な力によって石の中に生まれるものとみなし、そのため、ヨーロッパ では化石への正しい認識が遅れた。その後の流れの中では、キリスト教 の教義とのかかわりもあり、化石を『旧約聖書 』に記載されている「ノアの方舟 」伝説における洪水の犠牲と見る考え方も長く維持されてきた。
また、化石化した魚は地下水を泳ぐ魚であると解釈されたりもした。「化石」を意味する英語 ／ドイツ語 単語 fossil やフランス語 単語 fossile などがラテン語 で「掘り起こされた」を意味する fossilis （「掘る」を意味する動詞 fodere から派生したもの）に由来するのはそのためである[ 10]
1796年 、フランス の博物学者 ジョルジュ・キュビエ は現生のゾウ の骨格とゾウの化石との詳細な比較を行い、この化石は現生種とはまったく異なる古代に絶滅した種であると結論付け、この化石種を「マンモス 」と命名した。ほどなくシベリア の永久凍土 から氷づけのマンモスが発見され、キュビエの考えに強力な裏づけが得られた。1811年 、イギリス のメアリー・アニング によってイクチオサウルス の化石が発見され、解剖学的特徴などについて研究がなされ、これを契機に化石研究が盛んにおこなわれるようになった。化石の研究は、生物学に対しては進化論 の重要な証拠となった。ただし、キュビエは反進化論者であった。彼は神による創造という概念から抜けられず、そのために、過去において、時代によって異なる生物が見られるのは、神が生命を創造し、それをノアの洪水のような災害によって滅ぼし、あらためて生命を創造する、ということを繰り返した結果だとする「天変地異説 」をとなえ、当時進化論 を主張していたジャン＝バティスト・ラマルク と激しく対立した。
このように化石は生物の進化の証拠の一つであるが、アメリカ合衆国 では、生物の進化はキリスト 原理主義 と相容れないとして、初等教育 では教えてはならないとされる地域もある。
生きている化石オウムガイ （姫路市立水族館） ヘッケル の系統樹（1866年）生命 がいつ誕生したかについては諸説がある。グリーンランド のイスア地方では、38億年前（先カンブリア時代 ）の堆積岩中に生命に由来するものと思われる炭素 の層が見つかっており、オーストラリア では保存状態が良好な34億6,000万年前以前のバクテリア の化石が西オーストラリア州 より発見されている。同州では、さらに1億年以上古いと推定される化石も見つかっており、早ければ43億年前に生命が発生したと考える研究者もいる。いずれにせよ、化石は生命の起源 を探究していくうえで重要な鍵を握る直接的な資料 となっている。
化石は過去の生物の遺骸であることから、過去の生物を復元的に考察し、古生物界の様相や推移を知るためのほぼ唯一の資料[ 注釈 2] 系統進化 の直接的な証拠となる。生物は、地球 の歴史のなかで生まれ、それが分化し、あるものは繁栄して、その後ある種は絶滅するが、再び新しい生物群が誕生するという巨大な流れを展開している。この流れのなかで、かつては多くの種 に分かれて繁栄したものの、現在はその子孫がごく限られた場所にわずかに生き残っている例を「生きている化石 」とよんでいる。
生命誕生以来、地球の表層部に蓄積された化石は莫大な数に達する。これらの化石は記載され、化石標本 をもとに同定され、現生の生物と同様にその系統的類縁関係の検討の結果、過去から現在につらなる動植物界のドメイン ・界 ・門 ・綱 ・目 ・科 ・属 ・種 などの分類上の階級的位置が定められ、系統進化の道筋が明らかにされた。それは通常系統樹 （デンドログラム）というかたちでまとめられ、叙述される。また、データ の検討と考察によって、種の分化、進化のスピード、絶滅の原因などについても追究されている。さらに、こんにちではコンピュータ による統計 処理によってデータの定量的解析 が飛躍的に進んでいる。だが、現生の生物の祖先の形を知るには、現在でも化石以外に頼れる証拠はない。いずれにせよ、系統学 の存在と発展にとって化石はなくてはならない根本的な資料であり、化石がなくては系統学そのものが成り立たない。
系統学 と分類学 は密接な関係にある。生物の多様性に関して重要なのは、それが「種」とよばれる不連続群によって最も意味深くあらわれることである。系統学においては連続的なものとしてまとめられることが、ここでは不連続的な一単位を基礎に検討される。また、分類学は古生物のみならず現世の生物をも対象としている。ここでも化石は、他の動植物の標本資料 とならんで自然分類 を考察していくうえでの重要な手掛かりとなって居る可能性がある。
古代ゴンドワナ大陸 化石地図Cynognathus （橙）とLystrosaurus （茶）は三畳紀に生存していた陸棲の哺乳類型爬虫類。Cynognathus は体長3mに達したとみられる。Mesosaurus （青）は淡水性の爬虫類。Glossopteris （緑）はシダ類であり、南半球に所在するすべての大陸とインド亜大陸で化石が見つかっていることから、これらの大陸が一続きであったことを示唆する 化石を堆積物 としてみた場合、そもそも「古生代 」「中生代 」「新生代 」など地質時代 の区分（地質年代 ）は、化石にもとづいて定められたものであり、カンブリア紀 は俗に「三葉虫時代」と呼ばれたりする。
地質学 研究の分野において化石を利用する目的には、
それぞれの地層を時代ごとに分けること。 地理的に隔たった地域の地層を互いに時間的に対比すること。 化石をふくむ岩石が堆積する際の諸条件を研究すること。 などがある。後述する示準化石 は1.の、示相化石 は3.の根拠となる化石のことであるが、もとより、この二者は互いに対立するものではなく、示準化石であると同時に示相化石である場合も多い。
2.に関しては、三畳紀 初期の陸棲の四脚歩行動物であるLystrosaurus （リストロサウルス ）の化石がアフリカ大陸 と南極大陸 の両方で見つかったことにより、アフリカから南極まで乾いた陸の上を歩いたものと考えられ、それゆえ両大陸がかつて接続していた蓋然性があらためて指摘された。同様に、Cynognathus （哺乳類型爬虫類 ）、Mesosaurus （淡水性の爬虫類）、Glossopteris （シダ類）の化石がいずれもこんにち遠く隔たった複数の大陸にまたがって発見されている。このことは、南半球にかつてひとつながりの大きな大陸（ゴンドワナ大陸 ）が存在していたとする仮定、大陸移動説 およびプレートテクトニクス理論 の両仮説を裏付ける物的な証拠資料と考えられる。
三葉虫 の化石（ロシア産）放射性同位体 による年代推定法が確立するまでは、地層のできた時代を知る手がかりは、化石のみであった。そのなかでも、特定の地質時代 に限り生息していた特定の種の化石は示準化石 と呼ばれ、それぞれの地層の年代決定に用いられる。これは、イギリスのウィリアム・スミス の研究により確立された方法である。示準化石として好ましい条件には、以下のようなものがある。
進化が速かった、すぐに絶滅した、などの原因で、生息していた期間が短い。 広い範囲に渡って分布している。 数多く産出する（当時の生息数が多い）。 示準化石の例としては三葉虫 （古生代 ）、フデイシ （古生代）、アンモナイト（中生代 ）、ビカリア （新生代 ）などがある。
八重干瀬 のサンゴ礁 特定の環境 （気候 、水深 、水温 、地形 など）に限って棲息していた特定の種の化石は示相化石 と呼ばれ、地層が堆積した古環境 の検討や特定に用いられる。示相化石は、サンゴ （暖かく澄んだ浅い海）やシジミ （川 の河口 付近）などがわかりやすい例であるが、実際にはすべての化石が多かれ少なかれ示相化石としての意味をもつものであり、とくに植物化石は、古気候などを知る重要な資料となっている。こんにち、第四紀 における気候の変遷はそれぞれの種の植物化石の消長によって詳細にたどられている。
化石（サメ の歯）を利用したアクセサリー モールド状（左）とカスト状（右）のウニ 化石 フズリナ を含んだ石灰岩 （大垣城 の石垣 ）恐竜 、アンモナイト 等の古生物の化石は古生物に関する知識を与え、太古の生物へのロマンを感じることができる。アマチュア古生物マニアも数多く存在し、稀少な化石はとくに高値で売買される。博物館 でも、特別展や企画展の目玉となることが多いので、高額でやりとりされる場合が少なくない。「龍 」も恐竜の化石からイメージされたのではないかと考えられることがあり、恐竜化石は人気が高い。最近では珍しい化石の発掘が商業ベースで進んでおり、有名になった化石が産地を離れて遠隔地のコレクターの手に流れることもあり、研究者たちも頭を痛めている。裏ルートで高額に売り出されてしまうケースも少なくない。
また、古い時代から漢方薬 として用いられたり、アンモナイトの化石には魔力 が宿るなどとされたりといったかたちで、長く利用されてきた歴史がある。中医学 では大型ほ乳類 の骨の化石を「竜骨」、歯牙を「竜歯」、角を「竜角」と呼び、いずれも鎮静 、不眠 などに用いられ、これらの遺物は正倉院 薬物中にもみえる。また、甲骨文字 の発見は清 末の金石学 者王懿栄 が持病のマラリア の治療薬として「竜骨」を求めたことに端を発するといわれている。
オランダのエクロー （英語版 ） [ 11] [ 12] [ 13]
ギリシア時代やローマ時代では、大きな骨や歯などの脊椎動物の化石は巨人やドラゴンなどの遺骨として考えられ、寺院や聖域に置かれて宗教施設の箔をつけていた。1世紀ごろの歴史家スエトニウス によると、皇帝アウグストゥス はカプリ島 で発掘した化石を巨人や怪物の骨として展示する古生物学博物館を作ったとされる。また、ローマ時代のスペインの Cibdá de Armea からは装身具や護符のように加工された三葉虫の化石が見つかっており、魔法や保護の力を持つお守りとして使われたような摩耗痕跡がある[ 14] [ 15]
現在でも、三葉虫やアンモナイトなどの美しい化石はアクセサリー に用いられている場合がある。特殊な化石では、宝石 や美しい鉱物 の成分に置き換わっているものがあり、それ自体が宝石として流通するものがある。琥珀 は樹木から分泌された樹液 の化石であり、一種の生痕化石 であるが、多くの場合宝飾品 となり、特に中に昆虫 などが封入されたものが珍重される。世界的にはバルト海 沿岸の琥珀が特に良質とされ、日本では岩手県 久慈市 が代表産地である。マイケル・クライトン 原作の小説およびその映画化ジュラシック・パーク 」では琥珀中の蚊 の体内に恐竜の赤血球が残され、そこから恐竜のDNA が抽出されるという設定になっているが、現実にはDNAが保持していた遺伝 情報は失われているはずである。また、日本で勾玉 の素材などとして愛好されてきた碧玉 の多くは放散虫 の遺体で形成されている。
なお、石炭 ・石油 ・天然ガス は古生物の遺骸が化学変化を受けたものであることから化石燃料 とよばれる。
古生物の遺骸がそのまま堆積して岩石 化したものとしては石灰岩 、苦灰岩 、チャート 、珪藻土 がある。そのほか、海鳥の糞が堆積・固化してできるグアノ を起源とするリン 鉱床、鉄バクテリアにより生成された鉄 鉱床など、人間生活にとって有用な地下資源 となっているものも少なくない。
保存状態の良い化石を産出する堆積層はラーガーシュテッテ と呼ばれる[ 16] 化石帯 と呼ぶ[ 17]
^ これにより、少なくとも27億年前までには3ドメインが成立していたと推定されている。 ^ ハンソンは、「進化の研究にたいして特殊の寄与をする資料」として胚 と化石を掲げている。 ^ 寿男, 安藤 (1988年). “小集会報告「タフォノミーを考える会」 ”. 化石 . pp. 35–38. doi :10.14825/kaseki.45.0_35 . 2023年3月23日閲覧。 ^ “世界最古級の被子植物化石，日本で発見（協力：地学研究部 植村和彦，植物研究部 加藤雅啓） ”. 国立科学博物館 . 2025年12月18日閲覧。 ^ 西田治文『鉱化化石から探る日本の白亜紀植物の世界 』。doi :10.14825/kaseki.78.0_5 。https://doi.org/10.14825/kaseki.78.0_5 。2025年12月18日閲覧 。 ^ 6800万年前の恐竜化石から細胞・血管 米で発見（朝日新聞2005年3月25日） ^ Cretaceous Small Scavengers: Feeding Traces in Tetrapod Bones from Patagonia, Argentina (Silvina de Valais:2012) ^ 生形, 貴男「古生物学的データの偏りと古生物多様性の補正 ―分類群豊富度から形態的 異質性まで― 」2016年9月30日、doi :10.14825/kaseki.100.0_29 。 ^ “生痕化石 ”. www2.city.kurashiki.okayama.jp . 2023年9月14日閲覧。 ^ “国立大学法人千葉大学 生痕化石から探る古生物の行動生態とその進化 ”. www.chiba-u.ac.jp . 千葉大学. 2023年9月14日閲覧。 ^ “オンライン展示＞大型化石 ”. geo.sc.niigata-u.ac.jp . 新潟大学. 2023年9月14日閲覧。 ^ Oxford Dictionary of Word Histories , 2002.^ Bruck, Joanna (2019年11月14日). “Finding objects, making persons: fossils in British Early Bronze Age burials ”. Relational identities and other-than-human agency in archaeology . 2025年8月20日閲覧。 ^ “Prehistoric Fossil Collectors ”. 2019年2月17日時点のオリジナルよりアーカイブ 。2019年2月16日閲覧。 ^ “Collection online - Fossil of a sea urchin with a hieroglyphic inscription by the priest Tjanefer ” (英語). collezioni.museoegizio.it . 2025年8月20日閲覧。 ^ Fernández-Fernández, Adolfo; Valle-Abad, Patricia; Rodríguez -Nóvoa, Alba Antía; García-Ávila, Manuel; Romero, Sara; Gutiérrez-Marco, Juan Carlos (2025-08). “Significance of fossils in Roman times: the first trilobite find in an early Empire context” (英語). Archaeological and Anthropological Sciences 17 (8). doi :10.1007/s12520-025-02266-8 . ISSN 1866-9557 . https://link.springer.com/10.1007/s12520-025-02266-8 . ^ “古代ローマ人が三葉虫の化石をアクセサリーに加工か、初の発見 ”. natgeo.nikkeibp.co.jp . 2025年8月20日閲覧。 ^ “恐竜が出現する前、5億年前のクラゲの化石を発見。地球最古のクラゲの可能性 ”. カラパイア (2023年8月4日). 2025年8月21日閲覧。 ^ 速水格「化石帯の進化学的解釈 」『地質学雑誌』第73巻第3号、1973年、219-235頁、doi :10.5575/geosoc.79.219 。 ウィキメディア・コモンズには、
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