ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンとケンブリッジ大学の新たな研究は、ティラノサウルス・レックスなどの大型獣脚類恐竜が、その巨体に不釣り合いな「短い腕」を進化させた理由は、進化の過程で獲物を狩るために巨大で強固な頭蓋骨と強力な咬合力にますます依存し、前肢が徐々に「冗長構成」に退化したためではないかと指摘している。関連する結果は、英国の「王立協会議事録、シリーズ B」に掲載されています。

研究チームは、有名なティラノサウルス科を含む肉食二足歩行恐竜のグループである獣脚類82種を分析した。その結果、前肢短縮現象は、ティラノサウルス科、アベリサウルス科、カルカロドントサウルス科（ティラノティタンを含む）、メガロサウルス科、およびティラノサウルスが生息するケラトサウルス科を含む少なくとも5つの主要な獣脚類恐竜グループで独立して繰り返し発生していることが示された。研究者らは、これらの恐竜の前肢の短縮は「大きくなりすぎた」ことの副産物というよりは、頭蓋骨が厚くなり咬む力が強くなったことに密接に関係していることを発見した。

論文の筆頭著者でユニバーシティ・カレッジ・ロンドン地球科学科の博士課程学生であるチャーリー・ロジャー・シェール氏は、ティラノサウルス・レックスの「おかしな小さな短い手」は人々によく知られているが、カルノタウルスなどの他の巨大な獣脚類はティラノサウルス・レックスよりもさらに小さい前肢を持っていると指摘した。研究チームは定量的な分析を通じて、前肢が短い種は頭蓋骨が強くてコンパクトである傾向があり、攻撃する際に前肢や爪よりも頭蓋骨や下顎骨に頼ることを意味していることを発見した。シェラーはこれを一種の「使うか失うか」の進化だと説明した。獲物を噛み、掴み、制圧するという仕事を完了するには頭だけで十分な今、前肢の重要性は低下し続けており、最終的には進化の中で「周縁化」されることになる。

この研究では、この傾向が同時期の巨大な草食動物の増加にも関連付けられています。一部の生態系では体長約30メートルの巨大な竜脚類恐竜が出現した。長い首と長い尾を持つこれらの「巨獣」は、捕食者に狩猟戦略の変更を強いました。体長約 100 フィートの巨大な竜脚類を扱う場合、前肢で引っ張ろうとするのは良い選択ではありません。強い頭蓋骨と強力な咬合力で獲物を噛み締める方が明らかに効率的です。

研究チームは、「頭蓋骨と前肢」の関係をさらに調べるため、咬む力や頭蓋骨の形状、骨の結合の強さなどの指標を総合的に考慮した新たな「頭蓋骨の堅さ」評価手法を提案した。この評価システムでは、頭蓋骨が短くコンパクトであるほど、また頭蓋骨全体が「強い」ほど、激しい咬傷や激しい衝撃に耐えるのに適していると考えられます。この指標ではティラノサウルス・レックスがすべてのサンプルのトップであり、白亜紀前期アルゼンチンの巨大捕食者であるティラノティタンがそのすぐ後ろにいて、その頭蓋骨も非常に強かったことを示しています。

興味深いことに、前肢の短縮は「個人の巨人症」と正確には一致しません。研究によれば、約7,000万年前にマダガスカルに生息していたマジュンガサウルスがその一例であると指摘されています。地元のトップ捕食者だったが、体重は約1.6トンで、ティラノサウルスの約5分の1にすぎなかった。異常に厚い頭蓋骨と非常に小さい前肢を持っていました。これは、「短い手 + 硬い頭」の組み合わせがさまざまな体型に現れる可能性があることを示しています。鍵は純粋な体型ではなく、生態学的役割と狩猟方法にあります。

この研究では、恐竜の系統が異なれば、手を小さくする過程で異なる道をたどったことも明らかになった。アベリサウルス科の中でも、肘から下の手と前腕の部分は時間の経過とともに特に変性しており、マダガスカロサウルスのような後の代表的なものの前肢は極端に縮小している。対照的に、ティラノサウルス類では、前肢全体のすべての部分が均一かつ同期して収縮し、特定の部分の特別な「収縮」は見られませんでした。これは、異なる家族が、まったく異なる発生および進化メカニズムを通じて、同じ「短い前肢」の形態を獲得した可能性があることを示唆しています。

タイミングという点では、頭蓋骨が「最初に強化してから手を縮小する」方が進化の論理に合っていると研究チームは考えている。相関分析によると、頭蓋骨が厚く咬合力が強いという特徴が最初に現れ、前肢の短縮は徐々に後から現れる傾向にあります。シェラー氏は、これらの捕食者は、前肢を置き換えるのに十分な攻撃方法を最初に進化させずに、武器としての前肢を軽率に「放棄」する可能性が低いと指摘しました。したがって、短い前肢は「頭部武器システムのアップグレード」に対する受動的反応である可能性が高くなります。

研究チームは「進化的軍拡競争」という概念も提案した。草食動物が大型化し、より強力になるにつれて、捕食者は狩猟用具のアップグレードを余儀なくされ、体の大きさ、頭蓋骨の構造、咬合力が極端に進化しています。この過程で、一部の捕食者自体が巨大な獣に成長し、「爪+咬合」の二刀流モードから、頭蓋骨と下顎骨に大きく依存する「重咬」モードに徐々に移行し、前肢の役割がさらに弱まりました。