初期の哺乳類の歯と顎は、彼らのライフスタイル、食事、進化について多くのことを明らかにしています。研究者らは現在、約1億5000万年前に北半球に生息していた小さな捕食者の歯を分析した。したがって、プリアコドン・フルタエンシスは驚くべき正確さで噛むことができた。こぶまである咀嚼棒はぴったりと噛み合い、肉も昆虫も切り刻むことができた。しかし、この完璧な顎の構造こそが、小さな逸脱が大きな不利益をもたらすことを確実にしたのです。これにより、進化上の柔軟性が低下しました。
恐竜と同時に地球上に生息していた多くの初期の哺乳類の歯と顎のほとんどが保存されています。これらの動物の科学的分類は、多くの場合、主に歯に基づいています。しかし、各標本の咀嚼装置が実際にどのように機能したかについてはほとんどわかっていません。これらの先史時代の哺乳類のグループの 1 つはトリコノドン科であり、それぞれの臼歯にある 3 つの均等な尖頭から名付けられました。
今日の哺乳類のように噛みます
ボン・ラインフリードリヒ・ヴィルヘルムス大学のカイ・イェーガー率いる研究者らは、トリコノドン科がおそらくどのように咀嚼するかを再構築した。これを行うために、彼らはマイクロコンピュータ断層撮影法と3Dモデルを使用して、サイズがわずか数ミリメートルである古代の捕食者プリアコドン・フルタエンシスの歯を分析しました。 「これまで、上顎と下顎の歯がどのように噛み合うのか正確には不明でした」とイェーガー氏の同僚トーマス・マーティン氏は説明する。 「この質問に答えることができました。」
哺乳類の最初の祖先では、上顎と下顎の臼歯は正確に向かい合って配置されていました。しかし、今日の哺乳類では、大臼歯が互いにわずかにずれているため、各大臼歯は 2 つの反対側の大臼歯の間に、いわば隙間に収まるようになっています。どの歯のパターンがプリアコドン・フルタエンシスに当てはまるかを明らかにするために、研究者らは両方の変種の咀嚼動作をシミュレートしました。 「これは、この動物が現代の哺乳類と同じように噛んでいることを示しました」とイェーガー氏は言う。そうしないと、上顎と下顎の間の接触が少なすぎて、食品を効率的に粉砕できなくなります。
肉食動物と食虫動物
推定体重わずか 40 ～ 60 グラムのプリアコドン・フルイタエンシスは、現存する最小の捕食動物であるネズミイタチとほぼ同じ大きさです。巨大な恐竜が地球を支配していた時代に、どうやって食事をしていたのでしょうか？歯はこれに関する情報も提供します。一方で、完全に調整されたオフセットされた咀嚼バーにより、ハサミを使っているかのように肉を切ることが可能になりました。同時に、臼歯にはトリコノドン科に特有の咬頭もあります。 「このようなこぶは、昆虫の殻に穴を開けて粉砕するのに特に適しています」とイェーガー氏は説明する。 「したがって、それらは今日の食虫動物にも見られるのです。」
ユニークな特徴の組み合わせにより、古代の捕食者はおそらく他の小型哺乳類と昆虫の両方を捕食することができました。臼歯の咬頭により、トリコノドン科は幅広い食物を食べることができました。咬頭はすべてほぼ同じサイズであるため、非常に正確かつ効率的に咀嚼することができました。硬い昆虫の殻は、一口噛むだけで細かく砕けます。しかし、完璧な調整には欠点がありました。こぶの形状の小さな変化が咀嚼能力を大きく損なうため、そのような変化を持つ個体は生存と繁殖の可能性が大幅に低くなるでしょう。 「これにより、歯科システムのさらなる開発がより困難になった可能性があります」とイェーガー氏は言う。
一方、歯の均一性が低い哺乳類は進化の柔軟性が高く、変化する食条件に適応することができました。進化の過程で、このバリアントは、より効率的だが柔軟性に欠けるバリアントよりも普及しました。
出典: Kai Jäger (Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn) 他、Scientific Reports、 doi: 10.1038/s41598-020-79159-4
