絶滅した類人猿の内耳に、人類が直立歩行を学んだ経緯の手がかりが隠されている

一部の霊長類が四足歩行から二足歩行に進化した経緯をたどるのは困難だった。化石記録は必ずしも二足歩行の明確な進化史を示しているわけではない。今日、人類は主に二足歩行で直立歩行しているが、霊長類は腕と脚を使って体を動かし、木に登ることもできる。大型類人猿などの一部の霊長類は、通常四肢すべてを使って歩き、小型のサルは木の枝の間を優雅に揺れながら歩く。科学者たちは現在、絶滅した霊長類ルーフェンピテクスの内耳を研究することで、人類が二足歩行能力をどのように発達させたかをより明確に理解し始めている。おそらく、これが進化の足がかりとなったのだろう。

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科学者チームは、600万年前の化石化したルーフェンピテクスの頭蓋骨の骨質の内耳の3次元CTスキャンを使用し、今日の二足歩行哺乳類の一部に似た構造を発見した。この内耳領域は二足歩行の進化に役割を果たした可能性が高い。この発見は、1月29日にThe Innovation誌に掲載された研究で説明されている。

ルフェンピテクスに会う

ルーフェンピテクスは、約2,300万年前から500万年前の中新世に東アジアに生息していました。この時代の陸生動物は、現在見られる動物に似始めていましたが、ルーフェンピテクスのような初期および中間の形態もまだ生きていました。

「チンパンジーくらいの大きさだったでしょう。これについては手がかりがあまりありませんが、主に果物を専門に食べていたことはほぼ間違いないでしょう」と、研究の共著者でニューヨーク大学の生物人類学者テリー・ハリソン氏はPopSciに語った。「腕は比較的長かったようですし、木の周りを動き回るのはかなり弱々しかったでしょう。ほとんどの時間を木の上で過ごしていたでしょう。」

研究チームは、1980年代初頭に中国の雲南省で初めて発見された頭蓋骨を調べた。残念ながら、頭蓋骨は時を経て損傷しており、以前の調査で、内耳の極めて重要な繊細な三半規管が良好な状態で保存されていないことが明らかになった。

「脳と外耳の間の頭蓋骨にある三半規管は、私たちが動くときにバランス感覚と位置感覚を提供するのに非常に重要で、ほとんどの人がおそらく気づいていない、私たちの移動の基本要素を提供します」と、研究の共著者で中国科学院古脊椎動物学・古人類学研究所（IVPP）の博士課程学生であるイナン・チャン氏は声明で述べた。「三半規管の大きさと形は、類人猿や人間を含む哺乳類が環境内を移動する方法と相関しています。最新の画像技術を使用して、化石頭蓋骨の内部構造を視覚化し、三半規管の解剖学的詳細を研究して、絶滅した哺乳類がどのように移動したかを明らかにすることができました。」

600万年前の内耳を再現

ルーフェンピテクスの内耳の内部をより正確に観察するために、研究チームは化石記録のデータを使用して損傷した三半規管を再現する必要があった。研究チームは3次元スキャンを使用して内耳の骨管を仮想的に再現した。その後、アフリカ、ヨーロッパ、アジアの現生および化石類人猿や人類のスキャンと比較した。

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「私たちの分析は、初期の類人猿が人間の二足歩行の祖先である運動レパートリーを共有していたことを示しています」と、研究の共著者でIVPPの古人類学者であるXijun Ni氏は声明で述べた。「内耳は類人猿の運動の進化史のユニークな記録を提供し、頭蓋骨以降の骨格の研究に代わる貴重なものを提供しているようです。」

この比較から、研究チームは、3 つのステップが人間の二足歩行の進化につながったと考えています。類人猿は最初、現代のテナガザルが木々の間を飛び回るのと似た方法で木の上を移動しました。類人猿と人間の最後の共通祖先は、木登り、よじ登り、地上では四肢歩行、木の上では二肢のみで移動することを組み合わせていました。この動きの組み合わせから、人間では二足歩行が最終的に支配的になりました。人類が二足歩行をしっかりと理解すると、バランス感覚など内耳に関連するより微細な運動能力が時間とともに洗練される可能性があります。

「人類は進化の歴史の中で二足歩行を獲得しましたが、私たちは環境の中で移動するための独特な方法を発達させた非常に珍しい霊長類のグループに属しています」とハリソン氏は言う。「つまり私たちは変わった存在なのです。」

類人猿の驚くべき多様性

進化の樹の途中に位置する種であるルーフェンピテクスは、科学者に、2000万年以上前に類人猿の多様性がどのように始まったかを理解する窓口を与えてくれます。研究チームはまた、気候変動が類人猿とその移動方法の進化の重要な環境的触媒であった可能性があると考えています。北半球では約320万年前に氷床が形成され始め、気温が下がり始めました。これらの環境の変化は、内耳の骨迷路の変化の増加と一致しています。

北半球の氷床が拡大する中で、なぜこのような歩き方の進化が特に役立ったのか、またなぜ世界中で類人猿の多様性が減少し始めたのかを正確に判断するには、今後の研究が必要です。

「現生類人猿は、私たちが過去に持っていた驚くべき多様性のほんの一部にすぎません。化石記録がなかったら、この驚くべき多様性について知ることはなかったでしょう」とハリソン氏は言う。「これは混乱を招き、私が生きている間に解明されることはないだろうが、事実、私たちはそれを本当に理解し始めることにかなり近づいているのです。」