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鳥類の頭骨は恐竜の幼体

スズメの獣のような過去を探る

By Peter Reuell, Harvard Staff Writer
Monday, June 4, 2012

発生タイミングの変化が恐竜から鳥への進化的移行において極めて重要だった


File photo by Justin Ide/Harvard Staff Photographer
「この研究で面白いのは進化を発生現象として描き出すやり方だ」と進化生物学の助教授、アルハート・アブジャノフは話した。「初期の種で発生生物学が変化して、自然は現生鳥類――完全に新しい生物――を産んだ。それは、およそ10,000種あり、現在の地球上の陸棲脊椎動物で最も成功したグループだ」


普段見かけるイエスズメとティランノサウルス・レクスに何か共通点があると思うのは難しい。一方は体重1オンス以下の鳥類で、もう一方はスクールバスの大きさで8トン以上の重さがあった恐竜だ。

こんなに違いがあるのに、いま科学者たちはこれらの二種は多くの人が信じるより近縁であると言う。ハーヴァードの科学者たちが率いた新しい研究は、鳥類が本質的に生きた恐竜であり、その頭骨は祖先の幼体の頭骨と著しく似ていることを示す。

Nature誌の5月27日の論文に報告された通り、個体生物学・進化生物学の助教授、アルハート・アブジャノフと、アブジャノフ研究室のPh.D.学生で本研究の第一著者である、バルト=アンジャン・ブラールは、鳥類の進化が激烈な発生学的変化の結果である証拠を見いだした。多くの恐竜のように性的成熟に何年もかけるのではなく、鳥類は時計を早めた――一部の種は成熟に12週間しかかからない――ため、赤ちゃん恐竜の身体的特徴を保持することができた。

「この研究で面白いのは進化を発生現象として描き出すやり方だ」と進化生物学の助教授、アルハート・アブジャノフは話した。「初期の種で発生生物学が変化して、自然は現生鳥類――完全に新しい生物――を産んだ。それは、およそ10,000種あり、現在の地球上の陸棲脊椎動物で最も成功したグループだ」

「鳥類の多くの形質――羽毛、飛行、および叉骨のようなもの――の進化は伝統的に生物学者にとって難しい問題だった」とアメリカ自然史博物館の古生物部門の所長で、本論文の共著者の一人であるマーク・ノレルは話した。「鳥類に似た恐竜と原始的鳥類の骨格、卵、および軟組織からの化石証拠を分析することによって、鳥類が生きた獣脚類恐竜であるが分かった。獣脚類はヴェロキラプトルを含む肉食動物のグループだ。この新しい研究は発生学的変化が鳥類の起源と進化にどれだけ重要な役割を果たしたかの強力な例を提供し、我々の知識を前進させる」

単に恐竜と現生鳥類の頭骨を見るだけで明らかなのはこれらの生物がはなはだ異なることだが――恐竜は明瞭に長い鼻と歯がびっしり生えた口を持つが、鳥類は相対的に大きな目と脳を持つ――、現生鳥類と幼体恐竜の頭骨が驚くべきほどの類似性を見せることに気づく。それこそが本研究のきっかけとなった。

「これまで鳥類の頭部の進化についての大きな物語を誰も語らなかった」とブラールは話した。「解剖学の特定の店に集中した小さな研究はたくさんあった。しかし全体像を見た人はいなかった。面白いのはそれをすると、鳥類の頭部を特別にする特徴の起源が主竜類の進化の歴史の深いところにあることが分かることだ。主竜類は何百万年にもわたって卓越した肉食動物のグループだ」

この問題に取り組むために、研究者たちは普通でない手法を始めた。彼らはCTスキャナーを使って、現生鳥類から獣脚類――鳥類に最も近縁な恐竜類――、さらに初期の恐竜の種までに及ぶ何十もの頭骨をスキャンした。それぞれのスキャンの上に、さまざまな「ランドマーク」――眼窩や頭蓋腔など――をマークすることによって、研究者たちは何百万年にもわたって頭骨がどのように形を変えたのかを追跡できた。

「我々は現生鳥類を起こした系統全部からの頭骨を調査した」とアブジャノフは話した。「我々は主竜類までおよそ2億5000万年前にさかのぼった。主竜類はクロコダイルとアリゲーターのほかに現生鳥類を起こしたグループだ。我々のゴールはこれらの頭骨を観察してそれらがどのように変化したのかを見て、鳥類の頭骨の進化の間に実際に起こったことを理解しようと試みることだった」

アブジャノフと共同研究者たちが見いだしたことは驚くものだった――初期の恐竜は、現生鳥類に近縁なものも含めて、成熟するとともに大きな形態学的変化を経験していたが、鳥類の幼体と成体の頭骨は著しく似たままだった。

「生物の発生学的タイミングの変化が形態学的変化を産むという、この現象は異時性と呼ばれ、幼形進化はその一つの例である」とアブジャノフは説明した。「鳥類の事例では、我々は種の成体がその祖先の幼体とどんどん似てくるということを見ることができる」

彼によると、現生鳥類の事例ではこの変化は早熟と呼ばれる過程の結果だという。早熟は動物の性的発生が早まることだ。祖先の恐竜類とは違い、現生鳥類は成熟に達するのに劇的に短い時間――一部の種ではたった12週間――しかかからず、そのおかげで鳥類はその祖先の幼体の特徴を成体期へと保持し続けることができる。

アブジャノフによると、究極的には鳥類の頭骨が進化した方法――発生学的タイムラインでの変化を通した進化――は何百万年にもわたって使われてきた進化戦略の多様性を目立たせる。

「単に生物の発生の中でのイベントの相対的タイミングを変化させることによって、そのような劇的な成功ができるということは注目すべきことだ」と彼は話した。「我々は今、鳥類と恐竜類の間の関係をはるかに良く理解している。そして鳥類を見たとき、実際には幼体の恐竜を見ているのだということができる」

Harvard Gazette (Harvard University)
Probing the sparrow’s beastly past
By Peter Reuell, Harvard Staff Writer, Monday, June 4, 2012

原論文
Bhart-Anjan S. Bhullar, et al. 2012.
Birds have paedomorphic dinosaur skulls
Nature (2012) doi:10.1038/nature11146, Published online 27 May 2012
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