大量絶滅の間に鳥の脳がどのように繁栄したか

イクチオルニスと呼ばれる小さなカモメのような生物の頭蓋骨が驚くほど保存状態が良く、他の恐竜を全て絶滅させた大量絶滅を現代の鳥類の祖先がどのように乗り切ったのかを明らかにするかもしれない。

科学者たちはイクチオルニスの頭蓋骨を現生鳥類数十種の頭蓋骨と比較した。その結果、現生鳥類の近縁種であるにもかかわらず、脳の形状が明らかに異なっていたことが判明した。この発見は、現生鳥類に見られる拡張した前脳が、急速に変化する世界に適応するのに役立ったことを示していると、研究者らは7月30日、サイエンス・アドバンス誌に報告した。

「ユニークな脳の形状、特に非常に大きな大脳半球は、他の恐竜が生き残れなかった時代に現生鳥類が生き残ることができた主な要因だった」と、アセンズにあるオハイオ大学の古生物学者で、この研究結果の共著者であるクリストファー・トーレス氏は言う。

6600万年前、幅6マイル以上の小惑星がメキシコのユカタン半島に衝突した際、津波や山火事を引き起こし、地球を囲んで太陽の光を遮る塵の層を巻き上げ、植物を枯死させ、地球の気候を劇的に変えてしまった。しかし、古代の鳥類の中にはこの大惨事を生き延びたものもおり、科学者たちは、どの特徴が鳥類に有利に働いたのかについていくつかの考えを提唱している。

[関連: このオーストラリアの巨大恐竜は正式に大陸最大の恐竜と認定された]

一つの可能​​性は、これらの鳥が近隣の鳥よりも小型で、したがってより適応力があったということだ。「生物がどれだけの食物を必要とするか、どのように移動できるか、世界のどこに生息できるか、どの緯度で生息できるか、これらすべての特性は体の大きさと関係している」とトーレス氏は言う。

あるいは、その答えは、肉から種子までさまざまな食物を食べることができた、今日の鳥類に見られる歯のないくちばしにあるのかもしれない。

現代の鳥類も非常に複雑な脳を持っている。「鳥類は信じられないほど賢い生き物なので、脳の何らかの側面や脳の機能がそのユニークな生存に貢献したのではないかと考えられています」とトーレス氏は言う。

しかし残念なことに、初期の鳥類の脳についてはほとんど何もわかっていない。鳥類は全体として比較的小型で、骨がもろい。化石化の過程は「想像を絶するほど過酷」だとトーレス氏は指摘し、それに耐えた数少ない頭蓋骨は平らになり、解読が困難になる傾向があるという。

しかし、1億5000万年前に生息していた最古の鳥類として知られる始祖鳥は例外だ。科学者たちは、その前脳が現生鳥類に比べて相対的にずっと小さかったことを突き止めることができた。

トレス氏と彼の同僚が調査した7000万年前のイクチオルニスの頭蓋骨は、始祖鳥と現生鳥類の間のギャップを埋める可能性がある。イクチオルニスはハトほどの大きさで、歯のある嘴を持つ海鳥で、現在の北アメリカに生息していた。また、現生鳥類に最も近い既知の近縁種でもある。つまり、イクチオルニスは、小惑星の余波を生き延びた鳥類の系統に本当に固有の特徴が何であったかを研究者が絞り込むのに役立つ可能性がある。

トーレス氏と研究チームは、数年前にカンザス州の収集家によって発見されたほぼ完全な頭蓋骨のCTスキャンを使用して、イクチオルニスの脳の全体的な形状をデジタルで再構築した。研究者らは次に、この脳を始祖鳥、さらに遠縁の恐竜数種、フラミンゴ、キツツキ、ペンギン、ダチョウ、コマドリなど現生の鳥類数十種の同様の分析と比較した。

現生鳥類では、大脳は前脳の一部で、左大脳半球と右大脳半球から構成され、脳の他の部分に比べて非常に大きい。この領域では、感覚情報や記憶などの処理を含む高次認知が行われる。

鳥類は、その驚異的な大きさに対応するため、大脳の位置もヘビやワニなどの他の爬虫類とは異なります。現代の鳥類の大脳は、中脳の真前ではなく、中脳の上部にあります。

トレス氏と彼の同僚は、イクチオルニスが現生鳥類に進化的に近かったにもかかわらず、始祖鳥の脳にかなり似た脳を持っていたことを発見した。その大脳はまだかなり小さく、その脳は全体的に直線的な形をしていた。この研究結果から、この大きな大脳は現生鳥類が出現するまであまり目立たなかったことが示唆される。

拡大した前脳がこれらの鳥にどのような利点をもたらしたかは正確には明らかではないとトーレス氏は言う。しかし、小惑星の衝突により状況が悪化するにつれ、「鳥がそれらの変化を処理し、それに応じて十分に迅速に反応する能力が、この大量絶滅イベントを生き延びる上で大きな違いを生んだ可能性がある」と彼は言う。

とはいえ、今日の鳥類の祖先が生き延びた理由は、おそらく脳の大きさだけではないだろう。彼らの小さな体、くちばし、その他の特徴も、生き延びた一因だったかもしれないと、トーレス氏は言う。研究者たちは、絶滅した種と現生種 2,000 種以上の測定値を分析して、体の大きさの影響を推定しようとした。しかし、当時生きていた他の鳥類の体の大きさに関する情報が不十分で、体の大きさが生き延びに役割を果たしたかどうかを適切に判断できないと研究者たちは感じた。

さらに、研究者たちは2種の古代鳥類の頭蓋骨のデータしか利用できなかったと彼は警告する。

「初期の鳥類の脳がどのようなものだったか、まだほとんどわかっていません」とトーレス氏は言う。彼は、イクチオルニスのような保存状態の良い化石が将来もっと発見されることを期待している。「それがこの絵をもっと正確に描き、現生鳥類がなぜこれほど特別なのかをより深く理解するのに役立つでしょう。」

研究者たちは次のステップとして、現生鳥類を研究し、同じ種の中でも大脳がどの程度異なるかを理解しようとしています。これは、現在入手可能な数少ないイクチオルニスと始祖鳥の頭蓋骨が、はるか昔に絶滅したこれらの鳥類を実際にどの程度よく再現しているかを判断するのに役立つでしょう。