この古代の魚とワニの融合は、重要な適応を利用して獲物を捕らえた。

約3億7500万年前、ティクターリク・ロゼアとして知られる古代の魚は、体を支えるために使える葉状のひれを備え、現在のカナダ北極圏の浅瀬を泳いでいた。ティクターリクは、脊椎動物が初めて水から陸へ移行した頃に生息していた。鱗とえらがあるため厳密には魚だが、平らな頭や特徴的なひれなどの特徴もあり、ワニなど、水と陸を行き来する動物によく似ていた。

科学者たちは現在、ティクタアリクの頭蓋骨が、吸盤と噛みつきの両方を使って餌を食べられるように適応していたことを発見した。この種の戦略は、最古の動物が陸地に這い上がるための中間段階として機能した可能性があると、研究者らは2月1日付けの米国科学アカデミー紀要で報告した。

「これは、水中での吸盤から噛みつきへの移行だけではなく、もう少し微妙な変化があることを意味します」と、シカゴ大学の進化生物学者で、今回の研究結果の共著者であるジャスティン・レンバーグ氏は言う。「初期の四肢動物の摂食行動の特徴の多くは、水中で摂食するために進化した可能性があります。」

魚からクジラまで、ほとんどの水生脊椎動物はある程度吸引力を利用しています。多くの魚は関節のある頭蓋骨を持っており、口を開けると頭蓋骨が広がり、水と食物を吸い込みます。

しかし、この吸引力を生み出す動きは、水よりも密度と粘性がはるかに低い屋外で使用するとあまりうまく機能しません。

現在生きている多くの魚類と異なり、ティクタアリクは平らな頭蓋骨と細長い吻部を持っていたため、従来の吸引摂食は困難だったと思われる。しかし、レンバーグの同僚が2004年に発見したこの魚は、完全な鰓など水生の特徴も持っていた。「ティクタアリクや他の多くの初期の四肢動物が、水と非常に密接に結びついていたことを示す証拠はたくさんある」とレンバーグは言う。「陸上への遠出」はあったかもしれないが、これらの動物は水中で摂食する必要があっただろうと彼は言う。

レムバーグ博士らの研究チームは当初、ティクタリクは顎がワニに似ていることから、ワニのような噛みつき動作で食事をしていたのではないかと考えていた。しかし、ティクタリクの頭蓋骨の化石をCTスキャンしたところ、「ワニとの類似性は完全に崩れた」と同博士は言う。ワニやその近縁種では、口蓋は頭蓋と癒合しているが、ティクタリクの頭蓋では、口蓋と頬骨と頭蓋の間に関節があった。

研究者たちは次にアリゲーターガーに着目した。アリゲーターガーは、ワニの鼻先に似ていることからその名が付けられた魚の一種である。アリゲーターガーは、1億年以上前に化石記録に初めて登場して以来、ほとんど変化していないことから「生きた化石」と考えられている。獲物を捕らえるために顎をパチンと鳴らすが、吸引摂食には適応していないと考えられていた。

しかし、研究者たちは、アリゲーターガーには顎を閉じながら頭蓋骨を拡張できる一連の関節があることに気づいた。魚が口を開けると、獲物と水が引き込まれる。頭蓋骨が拡張することで、顎がパチンと閉じたときに水が押し戻され、集めた餌も一緒に引き出されるのを防ぐ。代わりに、水はエラから引き出される。レンバーグと彼の同僚は、ティクタリクの関節によって、アリゲーターガーと同じように頭蓋骨を動かすことができたであろうことをコンピューターアニメーションで確認した。

この発見は、最古の陸生脊椎動物の魚類の祖先が、吸引摂食を維持しながら噛む能力を進化させた可能性があることを示唆している。「水中から陸上への踏み石のような役割を果たすガーのような段階を経ていたため、噛むことを基本とした摂食システムを陸上でより容易に導入できた可能性がある」とレンバーグ氏は言う。

彼と彼のチームは、ティクタリクの拡張可能な頭蓋骨のさらなる利点に気づいた。装飾的なビチルなど、現代の魚類の中には、頭蓋骨の上部に気門と呼ばれる開口部があり、水だけでなく空気でも呼吸できるものもある。研究者らは、ティクタリクが口蓋をスライドさせると気門が拡張し、空気呼吸能力が強化された可能性があると発見した。この種の適応は、動物が陸に上がる際に有利に働いたと考えられる。

初期の脊椎動物の気門周囲の骨の 1 つは、最終的に人間やその他の現代動物の中耳にあるアブミ骨になりました。ティクタリクで見られるような拡張可能な頭蓋骨は、この骨に上顎からの自由な動きを与えていたと考えられます。

「これは、この骨が最終的に初期の四肢動物の聴覚機構に組み込まれるための準備だったのかもしれない」とレンバーグ氏は言う。