柔らかい足が竜脚類の巨大な体を支えた

ゾウ、ラクダ、竜脚類恐竜の共通点は何でしょうか? かかとの下にある軟組織パッドが、その巨大な体格と重量を支えているのです。Science Advances 誌に掲載された新しい研究によると、竜脚類恐竜は、足にクッションがあり、足の骨を圧迫することなく巨大な体を動かすことができたため、高さ 76 フィート (ホワイト ハウスとほぼ同じ高さ) まで進化できた可能性が高いことがわかりました。

巨大恐竜の進化と、その巨大な体躯を支えた方法は、古生物学者の間で1世紀以上にわたって議論されてきたが、これまで明確な答えはなかった。「我々の研究が、巨大な竜脚類が陸上でどうやって体重を支えたかを示す生体力学的証拠を初めて提供し、ついにこの120年来の仮説を解決したことは、非常に喜ばしいことです」と、クイーンズランド大学の研究員で本研究の筆頭著者であるアンドレアス・ジャンネル氏は言う。

長い首と尾で知られるこの巨大な草食恐竜は、2億100万年前のジュラ紀には地球を闊歩していた。だが、現代のアフリカゾウの10倍の体高にまで成長し始めたのは、1億4500万年前になってからだった。1世紀前、古生物学者が最初の竜脚類の足跡を発見した際、その足跡は動物がかかとで歩いていたことを示しているようだったとジャンネル氏は言う。このことから、一部の古生物学者は、巨大恐竜は歩くときに一種のかかとパッドを持っていたのではないかと推測したが、この説を決定的に裏付ける証拠はなかった。100年前の技術では、そもそも化石の軟部組織が岩石の中に保存されることはめったになく、研究することができなかった。

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ジャンネル氏と共著者らは、骨と軟部組織を含む恐竜の足の解剖学を研究するための新しいアプローチを考案した。研究者らは、上部三畳紀から上部ジュラ紀の化石データを使用して、体重が1,984～74,957ポンドの5種類の竜脚類の3D仮想モデルを作成した。また、現存するアフリカゾウの足に基づいたモデルも作成した。足の姿勢を仮想的に再現することで、竜脚類が軟部組織のある場合とない場合の陸上での歩行を追跡することができた。

かかとの下の軟組織パッドは、竜脚類恐竜が組織を損傷したり骨を折ったりせずに歩くために必要でした。象と同様に、パッドクッションは骨にかかる負荷を分散させました。

論文著者でモナシュ大学解剖学および発生生物学の上級講師オルガ・パナギオトプロウ氏は、肉質の足裏パッドというアイデアは、ゾウやサイ、その他の現生の大型動物の脂肪パッドを観察することから生まれたと話す。これらの動物は、足にかかる圧力を再分配するショックアブソーバーとして、足裏クッションを進化させた。パナギオトプロウ氏によると、祖先のゾウは体が大きく成長するにつれて足裏の脂肪パッドが大きく進化したという2011年の研究が、竜脚類も骨へのストレスを減らして骨折を防ぐために同様の構造を持っていたという仮説に一部影響を与えたという。

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科学者たちは、竜脚類のより小型の種も、彼らと同様のクッション性のある足裏を持っていたことを発見した。研究者たちは、プラテオサウルスとして知られる竜脚類の先駆者の化石化した足跡を使って、 研究者らは、かかとパッドなしでつま先が地面からわずかに浮いた足の復元図を作成した。この結果は、何らかの追加パッドなしでは足の骨格だけで体重を支えることは不可能だったことを示している。「私たちの研究は、竜脚類の先駆者に初期のかかとパッドが存在したことが、より頑丈な構造の進化の基礎を築いたことを示唆しています」とジャンネル氏は言う。

アメリカ自然史博物館古生物学部門のカルプフライシュ博士研究員で、この研究には関わっていないキンバリー・シャペル氏は、この論文以前には、竜脚類の足に脂肪の塊があったかどうかの理論を検証した研究はなかったと語る。「これは、竜脚類恐竜がなぜあんなに大きくなったのかという謎を解く、またひとつのパズルのピースとなります」。ただしシャペル氏は、この研究手法は現代のゾウで試されたものの、「ラクダやサイなど、脂肪の塊がある他の現生動物や、脂肪の塊がない動物について、モデルがどのような予測を立てたかを知ることは有益だっただろう」という点だけが唯一の懸念だと語る。

パナギオトプロウ氏は、竜脚類恐竜の足裏に脂肪質の肉球があったという証拠をもとに、ゾウ、サイ、馬の足の仕組みを研究することで、歩行時のストレスをいかに正確に分散させるかを調べる予定だと語る。

一方、ジャンネル氏は、3D 計算モデルを、化石にほとんど残っていない筋肉などの軟部組織も含めた竜脚類の四肢全体に拡張する作業に取り組んでいます。「この研究と手法は、古生物学の分野では比較的新しいものです」とジャンネル氏は説明します。「竜脚類だけでなく、他の恐竜や先史時代の動物についても、今後さらなる研究が進む可能性を秘めていますので、ご期待ください。」