恐竜パンテオン
要旨ほにゃ訳
専門的生態的ニッチへの適応は、多くの脊椎動物の進化の成功に貢献した重要な技術革新であり、多様な頭蓋形態の獲得を支えている。中生代の陸上動物相を支配していた恐竜は、何度も植物食を獲得し、これらの植物食適応の進化は、歯や頭蓋顎骨の機能形態の劇的な変化と関連している。しかし、機能的に関連する表現形質の変化が、植物食系統で肉食系統に比べてより急速に起こったかどうかは、統計的系統発生の枠組みではまだほとんど検証されていない。ここでは、植物食性の獲得が下顎のバイオメカニクスの急速な変化と関連しているという仮説を検証するために、恐竜107分類群の相対的な咬合縁（歯列）の長さに関する系統的な可変率モデルを用いて、表現型の進化の速度を推論する。その結果、オヴィラプトロサウルス類、リムサウルス類など頭蓋が短縮し、嘴のある獣脚類だけでなく、ケラトプス類、ディプロドクス類で、バイオメカニクスの進化速度が速いことがわかった。減少した歯列の存在と位置、と顎の効率化は、これらの高率系統に共通しており、咬合バイオメカニクスの効率化を選択したことを示している。これらの下顎の特徴の等尺性スケーリングからの大きな逸脱は、これらのクレードと他の植物食獣脚類（テリジノサウルス類、オルニトミモサウルス類）の進化速度の違いを説明するのに役立つ。さらに、種の寿命の中で極端な個体発生学的変化が、枝ごとに進化速度が上昇するいくつかの例の背後にある可能性があるという仮説を立てた。このように、生物力学的進化の例外的な速度が、恐竜系統内の生態学的適応のサインを、種内の個体発生学的シーケンスと同様に明らかにすることができることを示している。
論文オープン
Kunz, C. and Sakamoto, M. 2024
AIによる要約
この論文は、いくつかの植物食恐竜の顎の形態と咬む力に関する進化の速度が高かったことを統計的に分析し、その原因や意義について考察しています。以下に各章の要約を示します。
- 序論: 植物食恐竜は多様な頭骨の形態を持ち、それぞれに適応した食性を示している。特に、咬む力を効率的に伝えるために、咬む部分の長さや位置が変化した恐竜がいる。しかし、これらの形質が植物食性の獲得とどのように関係しているかは、系統的な枠組みで統計的に検証されていない。本研究では、恐竜の咬む部分の長さと位置の関係を変数として、その進化の速度を比較することで、植物食性の適応に関する新しい知見を得ることを目的とする。
- 方法: 107種の恐竜の頭骨の画像から、咬む部分の長さ、咬む部分の位置、頭骨の長さの3つの測定値を取った。これらの測定値は、咬む力が咬む部分の先端に向かってどの程度減少するかを表す指標である。これらの測定値の関係を回帰分析することで、恐竜の咬む力の効率を推定した。また、系統的な不独立性や系統的な不確実性を考慮するために、変数レートモデルという統計的な手法を用いて、恐竜の系統樹の枝に進化の速度を割り当てた。これにより、進化の速度が高い枝やクレードを特定することができる。
- 結果: 咬む部分の長さと位置の関係は等比的であることがわかった。つまり、咬む力の減少は、咬む部分の位置に比例している。一方、咬む部分の位置と頭骨の長さの関係は弱い負の全称的であることがわかった。つまり、頭骨が大きくなるにつれて、咬む部分の位置は相対的に後ろにずれる傾向がある。進化の速度については、オヴィラプトロサウルス、カスモサウルス亜科、カルノサウルス、リムサウルス、ディプロドクス、オルニトレステスなどのクレードや種で、高い速度や速度の変化が検出された。
- 考察: 進化の速度が高いクレードや種は、咬む力の効率を高めるために、咬む部分の長さや位置に特殊な適応を持っていることが多い。これらの適応は、植物食性の獲得や食物の種類の変化に関連している可能性がある。例えば、オヴィラプトロサウルスやリムサウルスは、咬む部分を短くして、くちばしを発達させることで、草食性に適応したと考えられる。また、ディプロドクスやリムサウルスは、生涯にわたって咬む部分の長さや位置が大きく変化することで、食性や生態的なニッチを変えたと考えられる。これらの結果は、恐竜の咬む力の効率が、時間や系統によって異なる選択圧に影響されていたことを示している。
- 結論: 本研究では、恐竜の咬む部分の長さと位置の関係を用いて、その進化の速度を比較した。その結果、いくつかの植物食恐竜のクレードや種で、進化の速度が高かったことがわかった。これは、咬む力の効率を高めるための特殊な適応が、食性や生態的な変化に応答して進化したことを示唆している。このように、単純な生物力学的な指標を用いることで、機能的な形態の進化に関する新しい知見を得ることができる。