恐竜は変温動物?恒温動物?
 恐竜は今日の哺乳類や鳥類のように「恒温動物」なのか、それとも爬虫類のように「変温動物」なのか? これは恐竜学者がずっと以前から議論してきた謎だ。

 これを判断するのが重要な理由は、彼らの体温制御の仕組みがわかれば、その活発さやライフスタイルといったこともわかるからだ。

 『Nature』(2022年5月25日付)に掲載された最新の研究によると、それを知るための新い方法が考案された。その手がかりは恐竜の「代謝率」と呼吸で吸い込む「酸素」であるという。
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恐竜の代謝が重要である理由

 アメリカ、カリフォルニア工科大学のポスドク研究員ジャスミナ・ウィーマン氏は、代謝の本質とは「吸い込んだ酸素を化学エネルギーに変えて燃やす効率」であると説明する。

 代謝率が高い動物は「恒温動物」だ。鳥や哺乳類などは、体温を維持して活動するために、酸素を大量に吸い、たくさんカロリーを燃やさねばならない。

 一方、爬虫類のような「変温動物」は、呼吸も食事も少なくすむ。恒温動物に比べれば省エネな暮らしだが、その代償として、体温を維持するには外部の環境に頼らねばならず(例えば、日向ぼっこ)、活動量も少ない。

 鳥が恒温動物で、爬虫類が変温動物なら、恐竜はどうなのか?

 鳥は白亜紀の大量絶滅を生き延びた唯一の恐竜だが、恐竜は厳密には爬虫類で、鳥を除けば一番近いのはワニだ。
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回分析対象となった動物たちのイラスト。左から右へ、プレシオサウルス、ステゴサウルス、ディプロドクス、アロサウルス、アンナハチドリ(現生種)。寒色は代謝率の低さ、暖色は代謝率の高さを表す/Image Credit: J. Wiemann

酸素の消費量から代謝率を分析

 これまで恐竜の代謝率は骨の化学的・組織学的分析から解明が試みられてきた。

 化石のミネラルを検査して、その種類から体温を推測するのだ。しかし化石になる過程で、ミネラルがどのように変化するのかまだ完全にはわかっていない。

 もう1つの方法では、成長率から代謝率を推測する。骨組織の断面には木の年輪のような線があり、ここから恐竜の成長の速さを知ることができる。

 ただし、そこから代謝率をはっきりと知ることは難しい。成長速度は代謝率よりも、恐竜の年齢層に大きく左右されるからだ。

 そこでウィーマン氏らが提案するのが、代謝の本質である「酸素の消費量」から推定するという方法だ。

 動物が呼吸するとできる副産物は、タンパク質・糖・脂質と反応して分子の”ゴミ”を残す。このゴミは非常に安定しており、水に溶けることもないので、化石にもきちんと保存されている。

 これを分析して恐竜がどのくらい酸素を吸っていたのか推定し、代謝率を特定するのだ。

 そのための鍵を握るのが、色が濃い大腿骨に含まれる分子ゴミだ。色の濃い骨には、大量の有機物が含まれており、非破壊的な検査法で分子ゴミの量を測定することができる。
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アロサウルスの骨から抽出された軟組織の顕微鏡画像。これを分析して、タンパク質の骨基質が化石になったとき生じる代謝シグナルを調べる。併せて形成される特徴的な茶色には、骨細胞(黒っぽい分岐構造)や血管(中央の管状の構造)が含まれている。 / image credit:J. Wiemann

恐竜には恒温動物も変温動物もいた

 ウィーマン氏らはこの方法で、恐竜・翼竜・首長竜のほか、現代の鳥・哺乳類・爬虫類など55グループの動物の大腿骨を分析。

 その結果を比較してみたところ、恐竜の代謝率は全般的に高いことが明らかになった。

 恐竜は骨盤の形状よって、大きく「竜盤類(爬虫類の特徴的な三方向に広がった骨盤をもつが一部例外あり)」と「鳥盤類(腰の骨の配列が鳥の骨盤に似たグループ)」に分類される。

 トリケラトプスやステゴサウルスのような鳥盤類は、現代の変温動物に比べても代謝率が低く、変温動物だったと考えられる。

 一方、ティラノサウルス、ヴェロキラプトル、ブラキオサウルスといった竜盤類は、恒温動物だ。その代謝率は現代の哺乳類よりずっと高く、鳥に匹敵するほどだった。こうした結果は、過去の研究とも一致している。
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photo by iStock
 「代謝率が低い恐竜は、ある程度気温に依存していたでしょう」と、ウィーマン氏は話す。

 トカゲやカメは日向ぼっこをするが、同じことが代謝率が低い変温恐竜にも言えるだろうという。こうした恐竜は寒い季節には、暖かい地域に移動しなければならなかったかもしれず、その生息域は気候に左右されていた可能性がある。

 一方、代謝率の高い恒温恐竜は、より活発で、たくさん餌を食べる必要があったと考えられる。

 例えば、巨大な草食恐竜ブラキオサウルスなどに代表される竜脚下目の仲間は、高い代謝率を支えるために大量に植物を食べねばならず、それに適応した効率的な消化器官を持っていたはずだ。

 そして体が大きかったために、おそらく発熱するより、冷却に難儀しただろうと考えられる。

 さらに鳥類の祖先が含まれる獣脚類は、高い代謝率を発達させ、ついには空を飛ぶ仲間まで現れた。
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photo by iStock

高い代謝率は大量絶滅の時代を生き残る鍵だったのか?

 この研究は、恐竜の実像を教えてくれるだけでなく、今日の世界についても教えてくれている。

 鳥以外の恐竜は6500万年前の隕石の衝突によって絶滅した。一説によると、鳥が生き残り、その後繁栄することができたのは高い代謝率のおかげだったという。

 しかし今回の研究によれば、これはどうやら違うようだ。鳥以外の恐竜の中にも、非常に高い代謝率の仲間はたくさんいたからだ。
私たちは6番目の大量絶滅の時代に生きています。現生の動物と絶滅した動物が気候変動や環境の変化に対して生理学的にどう反応したのか、これを理解することが大切です。

今日の生物多様性を守る方法を過去から学び、未来の行動につなげるのです
 と、ウィーマン氏は話している


追記(2022/05/30)本文を一部修正して再送します。
References:Hot-blooded T. rex and cold-blooded Stegosaurus: Chemical clues reveal dinosaur metabolism / written by hiroching / edited by / parumo
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コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 08:06
  • ID:AvYYKya40 #

ティラノ「あったかいんだからぁ」

2

2. 2

  • 2022年05月30日 08:16
  • ID:CnmhTCAw0 #

最後に書いてある様に、あの物量の筋肉が動くのだから、何もしなくても体温が上がるはずと思う。サバですら水温より暖かかったりするし。時代で解釈がどんどん変わってゆくね。

3

3. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 09:13
  • ID:lCnTjJ7.0 #

肉食草食関係ないのは面白かった

4

4. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 10:05
  • ID:WxMe9BG60 #

当時は酸素濃度高かった(巨大生物が多いのもそのせい)って言われてるけど、それでもちゃんとわかるものかね。

5

5. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 10:26
  • ID:.lkW15S50 #

>> トリケラトプスやステゴサウルスのような竜盤類は、現代の変温動物に比べても代謝率が低く、変温動物だったと考えられる。

>> 一方、ティラノサウルス、ヴェロキラプトル、ブラキオサウルスといった鳥盤類は、恒温動物だ。その代謝率は現代の哺乳類よりずっと高く、鳥に匹敵するほどだった。こうした結果は、過去の研究とも一致している。
これは竜盤類と鳥盤類が逆。
トリケラトプス・ステゴサウルスは鳥盤類でティラノサウルス・ヴェロキラプトル・ブラキオサウルスは竜盤類。
さて、「鳥盤類は変温動物」となっているが、
面白いのはこの研究では鳥盤類全てが変温動物とされておらず、恒温動物とされているものもいること。
具体的には、ステゴサウルス・トリケラトプス・ハドロサウルス類が変温動物で、
ノドサウルス・パキケファロサウルス・ドリオサウルスが恒温動物とされている。
この「変温動物組」同士と「恒温動物組」同士の方が系統的に近いのではなく、
ステゴサウルスとノドサウルスが装盾類、トリケラトプスとパキケファロサウルスが周飾頭類、ハドロサウルス類とドリオサウルスがイグアノドン類と、鳥盤類の中でのそれぞれのグループ毎に変温動物と恒温動物の両方がいることになる。
これを見る限り、どちらかと言えば系統関係よりもサイズの大小により変温動物と恒温動物が分かれているように思われる(大きいと変温動物で小さいと恒温動物)。
対して竜盤類はサイズにかかわらず恒温動物とされている。
竜盤類では骨に入り込む気嚢があったことが知られており、これが大型化しても高代謝を維持することに寄与していたのかも知れない。

6

6. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 11:07
  • ID:978ltrU50 #

代謝の本質とは「吸い込んだ酸素を化学エネルギーに変えて燃やす効率」であると説明する。

って、もう少しちゃんと筋の通った訳しようよ

7

7. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 11:09
  • ID:FrlvsRcF0 #

※5
あ、やっぱり。おかしいと思って書き込もうか悩んでたんだわ。

8

8. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 11:24
  • ID:.lkW15S50 #

※4
大気組成の違いは考慮に入れた上でこの結果になるとのことである。
実際、同時代の動物同士でも異なる結果が示されている。

9

9. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 11:24
  • ID:sNoYZcdK0 #

そもそもステゴサウルスって時代ちゃうやん
ジュラ紀かなんかの古い世代だろ
白亜紀のと比べられたらね

10

10. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 11:28
  • ID:85zP8y0s0 #

>>一方、爬虫類のような「変温動物」は、呼吸も食事も少なくすむ。変温動物に比べれば省エネな暮らしだが、

ここなんだけど「恒温動物に比べればエコな暮らし」じゃないか?

11

11. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 11:45
  • ID:ogMLz4Xm0 #

一言で恐竜って言っても、数百万年の差あるでしょ?
子供向けではなく、本気で種としての比較をするのならそのあたりの前提がきちんと表記されないとねぇ。

12

12. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 13:38
  • ID:ibHtGd170 #

生物種を恒温・変温で区分するのは時代遅れになりつつあるみたいだね
変温的な哺乳類もいれば恒温的な魚類がいたりもする

13

13. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 13:56
  • ID:JsP.oFlD0 #

恐竜でもなんでもないプレシオサウルスは恒温性なんだね
確かにマグロとかサメとかウミガメとか海の大型動物はそうなりやすいから納得できる

14

14. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 15:48
  • ID:.lkW15S50 #

>> トカゲやカメは日向ぼっこをするが、同じことが代謝率が低い変温恐竜にも言えるだろうという。こうした恐竜は寒い季節には、暖かい地域に移動しなければならなかったかもしれず、その生息域は気候に左右されていた可能性がある。

当時においても寒冷だったアラスカにおいて、この研究で変温動物とされているハドロサウルス類の足跡が見付かっている。その中にはサイズ等からアラスカで生まれたと思われる子供の足跡も含まれる。
季節において渡りをする等の長距離移動は、特に陸棲脊椎動物では大きなエネルギー生産が必要で、それは代謝率が高くないとならないということである。
鳥盤類は大きくなると急激に代謝率が下がるのかも知れない。

15

15. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 15:52
  • ID:.lkW15S50 #

※9※11
ジュラ紀の恐竜も白亜紀の恐竜も研究の対象にされており、
どちらにも変温動物と恒温動物がいるという結果になっている。

16

16. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 17:09
  • ID:sZTqwFQH0 #

※5
気嚢まで備わってるんだ・・・
へー
あとちょっとでファイアブレスを実装できたんだ・・・
悔しいなー

17

17. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 17:52
  • ID:m23qTYLh0 #

※2
筋肉を動かすにはエネルギーが要る。
そして代謝率は生物のエネルギー生産率なので、
継続的に熱を発生させ続けるには代謝率が高い必要がある。

18

18. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 19:15
  • ID:SQWjz3af0 #

でっかくなれた理由は高い酸素濃度、
そして鳥と同じく々が大きさの割に軽い息を吐いても酸素吸収できるチート器官"気嚢"を持っていた
ってYouTubeの古生物ちゃんねるで見たでヤンス

19

19. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 19:49
  • ID:P5e7Hh1q0 #

子育放棄するから、ステゴサウルスか

20

20. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 20:04
  • ID:dSGkCS6Z0 #

>>11
一億数千万年だよ

21

21. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 21:04
  • ID:8qEjZ2ln0 #

恐竜もいろいろあったんだなー

でもみんな大好きっ!

22

22. 匿名処理班

  • 2022年05月30日 22:14
  • ID:TcxMQkBK0 #

恒温変温という括りだけで話を進めているけれど、ある程度以上の巨体になると代謝自体は変温性だけれど体温の低下がゆっくりしたものになって擬似的な恒温性を持ちうる可能性がある、っていう話もあったような

23

23. 匿名処理班

  • 2022年05月31日 08:32
  • ID:z7K3CnQK0 #

※22
状況に応じて変化する変態動物か。

24

24. 匿名処理班

  • 2022年05月31日 12:05
  • ID:2N88Lp9R0 #

※23
コップのお湯はすぐ冷めるけどやかんのお湯は冷めにくい、程度の話

25

25. アユラ

  • 2022年06月01日 08:26
  • ID:xy207eeH0 #

>>4
確か海水の塩分濃度も、かなり低かったらしいから
当時の海水は性質上、ギリギリ現代の汽水?程度です。

26

26. 匿名処理班

  • 2022年06月11日 08:18
  • ID:CWrgR..P0 #

※22
コモドドラゴンなどがそのようですね。
コモドドラゴンは鹿を追いかけまわしてスタミナ切れ?で捕らえるレベルには恒温性があるそうです。

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