サーベルタイガーの乳歯が成猫の牙を折らないようにする仕組み

かつて現代のカリフォルニアをうろついていたサーベルタイガーは、サーベル歯から想像される以上に特徴的な歯を持っていた。頭骨の一部には、永久サーベル歯と、やがて抜け落ちる乳歯の2本の歯が埋まっている歯槽があった。この2本の歯が重なる歯槽は、特徴的な前牙を安定させ、折れないようにするのに役立った可能性がある。この発見は、4月8日に学術誌「The Anatomical Record」に掲載された研究で説明されている。

鋭いが抜けやすい歯

この研究では、ロサンゼルスのラ・ブレア・タールピットで発見されたサーベルタイガーの化石を調べた。世界中で進化してきたサーベルタイガーの動物には少なくとも5つの系統がある。スミロドン・ファタリス種は、 約1万年前に絶滅するまで、北米から中央アメリカにかけて広く生息していた。

これらの化石を研究している古生物学者たちは、薄い刃のナイフのような2本の犬歯を持つ成体の動物がなぜその歯を折らなかったのか、困惑している。食糧不足の時期には、サーベルタイガーは食糧が豊富な時期よりも頻繁に歯を折っていたが、これはおそらく、摂食戦略の変化と岩石の摂取によるものと思われる。古生物学者たちは、サーベルタイガーが扱いにくい歯を完全に折らずに獲物を狩った方法もまだわかっていない。

以前の研究で、カリフォルニア大学バークレー校の研究チームは、乳歯が歯茎から生えてくるときに永久歯が横に折れるのを防ぐのに役立っていると推測した。乳歯は、乳犬歯とも呼ばれ、すべての哺乳類が成長し、成体になる前にいつか抜け落ちる歯である。成長データは、動物が思春期に入ってから最大30か月間、2本の歯が一緒に生えていたことを示唆しているようだ。

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研究チームは、この歯の安定化理論を新しい研究で調査するため、サーベル歯が外側に伸びるときに生じる横方向の曲がりに対するサーベル歯の強度と硬さをシミュレートするコンピューター モデルを使用した。また、サーベル歯のプラスチック モデルをテストして曲げてみた。その結果、恐ろしい歯ではあるが、サーベル歯は歯茎から出てくるにつれて折れやすくなっていたという証拠が見つかった。乳歯が後ろにあれば、支えのように機能して大幅に安定性が増していただろう。

永久的なサーベル歯が生えた後もずっと残っている一時的な乳歯は、成長したネコ科動物が犬歯を傷つけずに狩りをする方法を学ぶまで、そのまま残っていたことを示している。

「この二本牙の段階は、潜在的な保険であり、より広範囲の保護手段であることを示した今、おそらく再考する価値がある」と、研究の共著者でカリフォルニア大学バークレー校の古生物学者ジャック・ツェンは声明で述べた。「この段階は、私たちの十代の若者に相当する人々に、実験やリスクの回避、つまり完全に成長した本格的な捕食者になる方法を学ぶ機会を与えている。これは、サーベル歯の使用と狩りの発達を機械的なレンズを通して考えるという考え方を、解決には至らないまでも、洗練させるものだと思う」

ビーム理論の応用

ラ ブレア タールピットで発見された二本牙の標本の中には、乳歯が遅れて抜け落ちた動物の珍しい例と考えられているものもある。このことからツェンは、この標本には進化上の目的があったのではないかと考えた。彼は梁理論工学解析を使用して、本物のサーベル歯をモデル化した。

「梁理論によれば、刃のような構造をその狭い方向に横に曲げると、主な強度の方向に比べてかなり弱くなります」とツェン氏は言う。「サーベルタイガーがどのように狩りをしていたかに関するこれまでの解釈では、これが制約として使われていました。彼らがどのように歯を使ったとしても、横方向に大きく曲げることはできなかったでしょう。」

梁理論と、サーベル歯が折れるまでに耐えられる横方向の力をシミュレートしたコンピュータ モデルを組み合わせた結果、歯が長くなるにつれて曲がりやすくなり、折れる可能性が高まった。

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梁理論モデルに支えとなる乳歯を追加すると、永久サーベルの剛性が曲げ強度に追いつきました。この乳歯により、破損の可能性が大幅に減少しました。

この研究は、サーベルタイガーやアフリカのイノストランセビア・アフリカーナなどの他のサーベルタイガー動物がどのように進化してきたかに影響を及ぼす。 成体になると狩りをしていた可能性がある。彼らはおそらく、より脆弱な犬歯を補うために捕食スキルと強い筋肉を使ったのだろう。