先史時代の生物はどのようにして動作温度に達したのでしょうか?恐竜がどの程度鳥や哺乳類と同じように温暖だったのか、それとも今日の爬虫類のように冷血だったのかはまだ不明のようだ。現在、研究者たちは、この疑問をさらに解明する可能性のある新しい方法を発表しています。これは、酸素消費量の化石痕跡を使用して動物の代謝の証拠を提供します。その結果、ほとんどの恐竜は同様に暖かく、特に代謝率の高い恐竜もいたことが確認されました。しかし、中には明らかに冷酷な人もいた。古生物学者らによると、その情報によって、生活様式についての結論を導き出すことができるという。
トカゲなどは太陽の下で横たわるか、物理的な動作温度として周囲の値に対処する必要があります。一方、鳥類や哺乳類はこれを必要としません。高い代謝率によって最適な体温を自ら生成します。これら 2 つの概念は、今日の動物を変温動物と冷血動物に分類します。どちらのシステムにも長所と短所があります。変温動物は、体温を外部から無料で得ることができるため、エネルギーを節約します。しかし、寒い環境では文字通り寒く、たとえ暖かくても同じ温度の動物ほど機敏ではありません。しかし、哺乳類と鳥類は、自分自身で「暖房」をする余裕がなければなりません。代謝を促進するために比較的大量の食物を必要とします。
しかし、恐竜はどのカテゴリーに属していたのでしょうか?長い間、彼らは今日の爬虫類と同じくらい繁殖力があると考えられていました。しかし現在、さまざまな研究により、少なくとも一部の代表者が同様に温かいという明確な証拠が示されている。しかし、これまでに使用されている検出方法では疑問は解決されていない、とカリフォルニア工科大学（パサデナ）のジャスミナ・ウィーマンの研究者らは言う。 「これまでのところ、私たちは基本的に古温度計のように機能する恐竜の骨の特定の同位体を研究してきました」とウィーマン氏は言う。 「これは革命的であり、このプロセスは非常に刺激的な洞察を提供し続けています。 「しかし、化石化の過程で同位体信号がどのように変化したのかは依然として疑問であり、化石のデータと現生動物のデータを明確に比較することが困難になっています」とウィーマン氏は説明する。
酸素消費量に反映される体温調節
体温調節の証拠を提供する別の方法は、恐竜の骨の成長速度の検出です。たとえば、研究では恐竜が急速に成長したことが示されており、同じ温度に保たれた動物に特有の高い代謝率が示唆されています。 Wiemann らによって開発された方法により、絶滅した動物の代謝について直接結論を導くことが可能になりました。それは酸素消費の化石の痕跡の証拠に基づいているからです。研究者らが説明しているように、これらは細胞呼吸に関連してタンパク質、糖、脂質から形成される分子物質です。これらの反応生成物は非常に安定で水に不溶であるため、化石化プロセス中に保存することができます。これらの物質の含有量は、恐竜の酸素消費量、つまりその代謝率に関する情報を提供します。
研究者らによると、濃い色の化石大腿骨にはこれらの痕跡が特に豊富に含まれており、この色は多くの有機物質が保存されていることを示しているためだという。科学者らは、これらの物質は特別な顕微鏡法を使用して検出できると説明している。 「これらはレーザー顕微鏡に似ており、代謝率を知る分子マーカーの存在量を非破壊的に定量化することができます」とウィーマン氏は言う。
この方法の可能性を探るため、チームは 55 の異なる動物グループの大腿骨を分析しました。これらには、恐竜やその近縁種のさまざまな代表者のほか、現生の鳥類、哺乳類、爬虫類が含まれていました。研究者らは、代謝率が既知のこれらの生物の結果と比較することで、絶滅した動物の特徴について結論を導くことができたと説明している。彼らが報告しているように、彼らの結果は、以前の研究から得られた証拠を決定的に補強するものである。ほとんどの恐竜は温血動物でした」とウィーマン氏は言う。
熱血ティラノサウルスとクールなステゴサウルス
興味深い特徴が詳細に明らかになります。冷血恐竜もいたようだ。その結果によると、トリケラトプスやステゴサウルスを含むグループの代表者は、現代の爬虫類に匹敵する低い代謝率を持っていた。しかし、獣脚類と竜脚類の大規模なグループ（ヴェロキラプトルやティラノサウルスのような二足歩行で鳥に近い捕食恐竜や、ブラキオサウルスのような巨大で首の長い草食動物）は温血動物であることが分析で確認された。驚いたのは、これらの恐竜の中には「熱血」とさえ言えるものもいたということです。研究者らは、代謝率は現生の鳥類の代謝率に匹敵し、哺乳類の代謝率よりもはるかに高かったと報告しています。
「私たちの研究は、生理学の進化を理解するためのパズルの基本的なピースを追加し、以前の方法を補完します。現在、同位体を使用して体温について、骨組織学を使用して成長戦略について結論を導き出すことができ、さらに化学痕跡を使用して代謝率についても結論を導くことができます。」共著者のマッテオ・ファッブリ氏は、シカゴのフィールド博物館の博士研究員です。
研究者らによると、彼らの発見と将来の発見は、絶滅した動物のライフスタイルに新たな光を当てる可能性があるという。「代謝率が例外的に低い恐竜では、一部の現代の爬虫類と同様の『行動』体温調節を考慮する必要がある」とウィーマン氏は言う。 「また、寒い季節には暖かい気候に移動しなければならなかった可能性もあり、気候がこれらの種の一部が生息できる場所を決定した可能性があります。」温血恐竜はおそらくより柔軟でした。 「一部の科学者は、今日の鳥類の祖先は非鳥類の恐竜とは異なり、代謝率が高かったために6,500万年前の大量絶滅から生き残ったのではないかと示唆しています。しかし、今回の結果は、これが真実ではないことを示しています。 「鳥類のような高い代謝率を持つ多くの恐竜も絶滅しました」とウィーマン氏は強調する。
出典: フィールド博物館、専門記事: Nature、doi: 10.1038/s41586-022-04770-6
