新しい研究によると、象徴的な恐竜種であるティラノサウルス・レックス（T.レックス）は、その巨大な体に極めて不釣り合いな一対の「小さな短い手」を持っており、これが異常に強い頭蓋骨と全体的な体形の進化に直接関係している可能性があることが示唆されている。研究によると、大型肉食獣脚類恐竜の少なくとも5つの系統において、前肢の短縮は単に大型化することによる受動的副産物ではなく、より強い頭蓋骨とより大きな体と同時に起こった適応的な変化であったことが示されている。
この研究は、英国の学術誌『Proceedings of the Royal Society B』に掲載された。研究チームは、非鳥類獣脚類恐竜85種の前肢、頭蓋骨、体重に関するデータを包括的に分析し、進化系図を構築し、異なる系統や地質時代におけるこれらの形態的特徴の変化を追跡し、「頭蓋骨前肢」という手法を通じて異なる種の前肢のサイズを標準化した。比率」。その結果、一部の大型肉食恐竜の頭蓋骨は強化され続け、体重も増加し続けると、進化の過程で前肢が徐々に退化して短くなったことが示された。
この論文の筆頭著者でロンドン大学ユニバーシティ・カレッジの古生物学者チャーリー・シェラー氏は、一般科学メディアのインタビューで、前肢の縮小を促進する鍵は頭蓋骨がどれだけ大きくなったかではなく、頭蓋骨自体がどれだけ強くなったかであると述べた。同氏は、ティラノサウルス・レックスのような恐竜は、狩りの際、前肢で獲物を噛んで制圧するのではなく、ますます頭、特にその強力な咬合力と頭蓋骨の構造に依存するようになったと考えている。この狩猟戦略のもとで、前肢の機能は徐々に弱まり、最終的には前肢の大きさが今日の化石にみられる「極小」レベルにまで「絞られて」しまいました。
研究チームは、前肢短縮という進化現象は、アベリサウルス科、カルカロドントサウルス科、ケラトサウルス科、メガサウルス科、ティラノサウルス科を含む少なくとも5つの異なる肉食恐竜系統で独立して現れたと指摘した。これらの恐竜のほとんどは二本足で歩く大型の捕食者でした。彼らの共通の特徴は、より強い頭蓋骨とより大きな体重を持ち、より大きな獲物を狩る必要があると一般に信じられていたことでした。研究者らは、狩猟において頭部がほとんどの役割を担うようになると、前肢が強くても大きくても生存に有利ではなくなり、自然選択により頭蓋骨が強化され、前肢が弱くなる傾向があると提案している。
シェーラー氏はインタビューの中で、これらの恐竜はしばしば大型の草食動物と対峙することが多かったと説明した。 「彼らはおそらく、小型の捕食者のように前肢に頼って巨大な獲物を掴んで制圧することができなかったのでしょう。」このような生態学的ニッチ領域では、頭と顎が「主武器」の役割を果たし、獲物を噛み、引き裂き、致命傷を与えるために使用されるため、狩猟の過程で腕による追加の補助が不要になります。 「頭がほとんどの仕事を行うと、動物はもはや非常に強い、または大きな前肢を必要としません」とシェーラー氏は述べた。
しかし、この研究はまた、すべての獣脚類恐竜が前肢を短縮するという同様の傾向を示したわけではないことも指摘した。たとえば、スピノサウルスや特定のメガレパロイドなどの種は、比較的長い前肢を持っています。この点に関して、シェラー教授は、これらの恐竜は同時代の他の大型肉食動物と同じ「獲物メニュー」を共有しておらず、摂食習慣や狩猟方法に大きな違いがある可能性があると考えている。同氏は、複数の捕食者が同じ種類の獲物を食べる場合、それらの頭蓋骨、歯、さらには四肢の構造さえも同じ方向に適応する傾向がある可能性があると述べた。逆に、獲物の種類や体の形が異なれば、体の構造も大きく異なります。
今回研究チームは、異なる系統や時代の形態学的データを比較することで、前肢の短縮が体サイズ増大の「付随的コスト」なのか、それとも独自に進化した特徴なのかを明らかにしようと試みた。その結果、前肢の減少は「動物が大きくなり、腕が小さく見える」という単純な解釈ではなく、頭蓋骨の強化と明確な相関関係があることが分かりました。言い換えれば、より強力な頭蓋骨と新しい狩猟戦略により、前肢の機能が弱まる「スペースが開かれた」のです。
シェーラーはまた、この現象を現代の生物に例えました。同氏は、「獲物の選択」が頭蓋骨の形態に与える重大な影響はハクジラでも観察できると述べた。ハクジラは通常、小型から中型の獲物を捕食しますが、大きな獲物は丸飲みするのが難しいため、この食性の好みが頭蓋骨と口の構造を形成します。同氏の見解では、古代の恐竜であろうと現代のクジラであろうと、獲物の対象や好みの変化により、動物の頭蓋骨の形状や全体的な体格が変化し続けているという。
古生物学界では、ティラノサウルスの「短い手」について長年議論されてきました。 「至近距離での共食いを防ぐため」「交尾に利用する」「バランスを維持するために利用する」「原始的な特徴が残っている」など、古くからさまざまな仮説が混在してきた。この研究は、大規模サンプルの系統を超えたデータ分析に基づいた新たな視点を提供し、前肢の短縮と頭蓋骨の強化、狩猟戦略、獲物のサイズを直接結び付け、この古典的なパズルに新たな説明枠組みを提供します。ただし、研究チームは、これはすべての古い仮説が無効であることを意味するわけではなく、複数の進化の枝において短縮された前肢と強力な頭蓋骨との間に繰り返し共通のパターンがあることを示しているとも強調した。
この研究は、英国王立協会紀要: 生物学に正式に掲載されました。関連する化石記録とデータは依然として増加しており、今後さらに多くの種の標本が追加され、高度な三次元モデリングが行われることを考えると、ティラノサウルスや他の大型肉食恐竜の前肢の進化の全体像がより明確になることが期待されます。