ティラノサウルスは恒温動物で、ステゴサウルスは変温動物。それを知る新たな方法が考案される

　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。

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。 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。 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。 　「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。

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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