生体力学の研究が示唆しているように、ティラノサウルスはその噛む力が強かったため、大きな獲物動物の骨さえも砕くことができました。しかし、彼の頭蓋骨はどのようにしてこれらのストレスに耐えたのでしょうか?米国の研究者がこれに対する答えを見つけたかもしれない。彼らが発見したように、ティラノサウルスの頭蓋骨には明らかに柔軟な骨の接続があり、筋肉や靭帯によって二次的に再び硬化したためです。この柔軟性と安定性のユニークな組み合わせにより、この肉食恐竜は動物界で最も強力な咬合力を発揮することができました。
「恐ろしいトカゲの王」であるティラノサウルス レックスは、地球史上最大の捕食者の 1 つです。この恐竜は体長13メートルにも達し、自分より大きな獲物を狩っていたことは、カモノハシ恐竜の化石骨にある噛み跡から証明されている。ティラノサウルスが狩猟で成功したのは、その機動性だけでなく、その巨大な咬合力のおかげでもあります。噛み跡の化石によると、若い動物でも骨にひびが入るほどだったという。これは、とりわけ、ステーキナイフのように鋭く、細かく鋸で切られた尖った歯によって可能になりました。しかし、咬傷による強いストレスに耐えるために、ティラノサウルスの頭蓋骨はそれに応じて安定していたに違いありません。
咬合試験におけるティラノサウルスの頭蓋骨
実際、2019年初頭、ティラノサウルスの化石の解剖学的研究により、この捕食恐竜の頭蓋骨の構造が独特であることが明らかになった。他の陸生脊椎動物は、ティラノサウルスほど頭部に可動性の骨モジュールを備えていない。これは、頭の両側の骨の部分と鼻の部分が互いに反対に動く可能性があることを意味しました。骨と関節の縫い目をより薄く、より柔らかくすることで、この柔軟性を確保しました。当時、研究者らは、この肉食恐竜が獲物から大きな肉片を引きちぎるのにそれが役立ったのではないかと考えていた。しかし、ミズーリ大学のイアン・コスト氏らが今回説明するように、この柔軟性は白亜紀の巨人の咬合力には限られた範囲でしか適合しない。
「ティラノサウルスのこのような頭蓋骨の可動性は、生体力学の矛盾です」と古生物学者は言う。 「強く噛む四足動物は、通常、頭蓋骨が硬いのです。」研究者らによると、頭蓋骨を過度のストレスから守るためには、可動性と安定性の間に妥協点があったに違いないという。彼らの意見では、ティラノサウルスは、以前の研究に基づいて最初に思われたほど柔軟な頭蓋骨を持っていたはずはありません。 「研究者らは骨のみを考慮しており、追加の強度をもたらす靭帯や軟骨は考慮していません」とコスト氏と彼のチームは言う。だからこそ彼らはティラノサウルスの頭蓋骨について別の生体力学的研究を行ったのだ。これを行うために、彼らは仮想のティラノサウルスの頭蓋骨に爬虫類や鳥類に典型的なさまざまな噛みつきの動きを実行させ、その結果生じる力を測定しました。くちばしを前後に動かすオウムと顎を横に動かすヤモリがモデルとなった。
柔軟性と剛性を同時に備えています
モデルシミュレーションにより、「これらの動物の典型的な動きをティラノサウルスの頭蓋骨に転写したところ、一致しないことが分かりました」とコスト氏の同僚ケーシー・ホリデイ氏は報告している。ティラノサウルスの純粋に骨だけの頭蓋骨の部分は、そのような動きを実行するのに十分な柔軟性を持っていましたが、これは噛みついたときに臨界限界を超えて骨にストレスを与えた可能性があることがシミュレーションで示されました。研究者たちが靱帯や筋肉の影響を考慮すると、状況は異なって見えました。彼らは、ティラノサウルスの頭蓋関節の可動範囲を、骨への過負荷が防止される程度に縮小しました。したがって、古生物学者が説明しているように、ティラノサウルスの頭蓋骨は機能的には無動だった。
これによると、ティラノサウルスは骨格的には非常に柔軟な頭蓋骨を持っていたが、特に肉食恐竜の鼻先や頭蓋骨の上部は筋肉や靭帯、軟骨によって二次的に硬くなっていたという。この柔軟性と剛性の組み合わせは、ティラノサウルスの頭がその捕食的なライフスタイルと大きな獲物に独自に適応していることを意味します。頭蓋骨の部分が硬化することで、噛みついたときに大きな強度と安定性が得られました。しかし同時に、靱帯と軟骨は、極端な場合でも柔軟な降伏と荷重の分散を可能にしている、と研究者らは述べています。
出典: Ian Cost (ミズーリ大学、コロンビア) 他、The Anatomical Record; 土井: 10.1002/ar.24219
