1 億 5,000 万年にわたる「飛行技術」の発展: 翼竜が長い間空を支配してきた過程で、翼竜のエネルギー消費はますます低くなったことがモデル計算で示されています。先史時代の飛行士のうち、記録破りの巨人のグループだけが興味深い例外だったと研究者らは報告している。
翼竜の成功したキャリアは、約 2 億 4,500 万年前の三畳紀に始まりました。当時、2つのグループの進化系統はすでに分かれていたため、これらは恐竜の代表ではありませんでした。翼竜は進化の歴史の中で最初に空を飛ぶ脊椎動物でした。彼らは二足歩行の陸上動物から進化し、最終的には前肢に薄い皮膚でできた構造を発達させ、離陸を可能にしました。このコンセプトは大成功でした。翼竜は空の支配者となりました。その後 1 億 5,000 万年ほどの間に、翼竜は、今日の鳥のように、さまざまなライフスタイルに適応した多くの種や亜群を生み出しました。
エネルギー効率の向上を目指して
「スズメほどの大きさしかないものもあれば、軽飛行機ほどの翼幅を持つものもいた」とレディング大学のクリス・ヴェンディッティ氏は言う。翼竜が絶滅したのは、「時代遅れのモデル」だったからではありません。約 6,600 万年前、白亜紀末の地獄によって進化の舞台から激しく一掃されただけです。翼竜の驚異的な飛行能力については現在多くのことがわかっていますが、その進化の歴史についてはまだ未解決の疑問がたくさんあります。 「たとえば、彼らの概念が進化の過程でさらに発展したかどうか、またどのように発展したかは不明です。これまで、進化の歴史の過程で生物の特定の能力がどの程度効率的になったのかを理解することは一般的に難しいと考えられていました」とヴェンディッティ氏は言う。
研究の一環として、彼と同僚は空中を移動する際のエネルギー消費を調べることに重点を置いた。翼竜の飛行効率の変化を追跡するために、彼らは現生の鳥類からのデータを使用して、飛行に適応した身体構造のエネルギー消費の生物物理学的モデルを開発しました。彼らはまた、翼竜の進化系譜にある多数の化石の翼幅と体の大きさも記録した。その後、彼らは最終的に生物物理学モデルの計算を 75 種の翼竜に適用しました。 「私たちの方法により、何百万年にもわたる進化の順序のさまざまな段階で生物を比較することにより、全く新しい方法で長期進化を研究することが可能になりました」とヴェンディッティ氏は言う。
ますます洗練されていく
研究者らが報告しているように、飛行に適応した機体構造の開発の初期段階では、最適化の余地が明らかにまだ残されていることが明らかになった。動物たちは明らかにこれを利用した。翼竜が絶滅するまで自然選択により飛行効率が向上したのだ。そのため、彼らは短距離しか飛行できない非効率な飛行士から、より長時間、長距離を飛行できるエレガントな空中曲芸師へと進化しました。また、この発展は、これまで想定されていたような突然の進化ではなく、長期間にわたる継続的な改善に基づいていることも判明した。モデルから得られる結論は、翼竜は体の形と大きさを適応させ、1億5000万年の進化の歴史の終わりには、最初よりも平均で約50パーセント少ないエネルギーを消費するようになったということだ。
しかし、Venditti と彼の同僚が報告しているように、この規則が適用されない翼竜のグループが 1 つありました。アズダルコイデアの代表者は、航空エネルギー効率の向上に向けた一貫した改善を示さなかったのです。この白亜紀の翼竜のグループは、これまでに空を飛んだ最大の生物を生み出しました。有名なケツァルコアトルスはキリンに似た大きさで、翼を広げると 10 メートル以上ありました。研究者らが説明しているように、今回の結果はアズダルコイデアの生活様式に関するこれまでの仮説と一致している。したがって、ますます効率的な飛行の解剖学的構造への適応は、おそらく他の翼竜ほど大きな利点をもたらしませんでした」と共著者であるレディング大学のジョアンナ・ベイカーは言う。
具体的な結果に加えて、科学者たちは現在、研究アプローチの可能性を示す上での研究の重要性も認識しています。 「最近まで、古生物学者は化石に基づいて生物の解剖学的構造を記述し、そこから機能を導き出すことしかできませんでした。 「絶滅した動物の機能効率を計算し、進化の歴史全体で比較して、それがどのように変化したかを確認できるようになりました」と共著者であるブリストル大学のマイク・ベントン氏は言う。彼の同僚であるリンカーン大学のスチュアート・ハンフリーズ氏は次のように付け加えています。「過去 3 億年間変わっていない数少ないものの 1 つは、物理法則です。 「これらの法則を利用して、これらの驚くべき動物の飛行の進化を理解できるのは興味深いことでした」と生物物理学者は語った。
出典: レディング大学、専門記事: Nature、doi: 10.1038/s41586-020-2858-8
