中国の古生物学者たちは、これまでに見たことのない聴覚系を備えた齧歯類のような生物の化石を発見した。
約1億2000万年前の白亜紀に生息していたハタネズミに似た哺乳類、ジェホルバータル・キエラナエをご紹介します。中国遼寧省の九佛堂層から採取された保存状態の良い化石は、北京の古脊椎動物学・古人類学研究所の研究者によって分析されました。研究成果は本日、Nature誌に掲載されました。
体重わずか50グラム（1.75オンス、ゴルフボールほど）のこの生物は、恐竜の仲間入りを果たすことができました。それは、独特の咀嚼スタイルのおかげです。ジョルバートルは歯を使って昆虫や小型脊椎動物を切り刻むだけでなく、植物をすり潰してから飲み込むこともできました。この多様な雑食性の食生活には、従来の左右に咀嚼する咀嚼スタイルではなく、前後に咀嚼する咀嚼スタイルが必要でした。しかし、今回の論文が示唆するように、この咀嚼スタイル（「palinal motion（口蓋運動）」）には、特殊な顎が必要でした。そして、この顎が、過去も現在も他の哺乳類には見られない聴覚器官の進化につながったのです。
哺乳類は、爬虫類などの他の脊椎動物と比較して、独特な耳を持っています。現生哺乳類はすべて、中耳に槌骨、砧骨、アブミ骨の3つの骨を持っています。他の現生脊椎動物は、中耳に方形骨または鼻柱と呼ばれる1つの骨しかありません。しかし、かつては状況が異なっていたと、オクラホマ州立大学解剖学・細胞生物学部のアン・ワイル教授は、ギズモードへのメールで説明しました。
「現生哺乳類はすべて、顎につながっていない中耳骨を3つ持っていますが、化石哺乳類のすべてがそうであるわけではありません」と、今回の研究には関わっていないワイル氏は述べた。「初期の哺乳類の化石の中には、顎につながっている骨がすべて残っているものも存在します。」
実際、化石が示すように、哺乳類の顎と耳は時間とともに変化し、顎の一部が徐々に頭蓋骨へと変化し、中耳に見られる小さな骨を形成しました。興味深いことに、この解剖学的発達は哺乳類の進化の歴史の中で少なくとも3回独立して起こり、この構造がすべての哺乳類の化石に見られるわけではない理由を説明しています。これがどのように、そしてなぜ起こったのか、そしてどの哺乳類がこの過程に関与したのかは、ほとんど解明されていません。
「哺乳類の耳骨が顎から分離したきっかけは何だったのか、長年にわたり推測されてきました」とワイル氏はギズモードに語った。「3つの骨からなる構造は、確かにより広い周波数帯域でより優れた聴力を可能にします。しかし、進化の過程で耳が顎から分離したのは、聴覚がこれらの小さな生き物にとって重要だったからでしょうか、それとも咀嚼に何らかの利点があったからでしょうか？」
新たな研究の著者らは、後者であると主張している。少なくともヨルバートルに関しては、多様な食性とそれに伴う顎によって生じたと考えられる独特の聴覚器官を有していた。ヨルバートルは、多丘歯類として知られる初期の哺乳類グループに属していた。この哺乳類は1億6000万年前から3400万年前まで、非常に繁栄した生物だった。その成功の鍵は、口蓋を前後に動かす咀嚼運動にあった。
多丘歯類は「昆虫の幼虫や小型脊椎動物に加えて、美味な植物の芽や塊茎も噛み砕いていた可能性がある」とワイル氏は説明する。同時期に生息していた他の哺乳類は「切断歯を持っており、昆虫やおそらく小型脊椎動物を食べていたことが示唆されるが、植物を噛み砕くことはできなかった」とワイル氏は述べ、「脊椎動物が植物から栄養を得るためには、ただ切り刻んで飲み込むだけでなく、細胞壁を破壊できるほど十分に噛み砕く能力が必要だ」と付け加えた。
保存状態の良いヨルバートルの化石を観察した結果、著者らは標本の左中耳骨を観察することができ、特徴的な聴覚器官の存在を明らかにした。ヨルバートルの中耳の特異性として、キヌタ骨が槌骨の後ろではなく上に存在していたこと、そしてさらに、上耳骨（下顎骨から借用した要素）が槌骨の上方に独立した骨として存在していたことが挙げられた。
「ヨルバートルが属する系統は、非常に独特な咀嚼方法を持っていました」とワイル氏は述べた。「つまり、この系統がこの咀嚼方法を進化させたと考えられます。そして、耳を顎から切り離すことには大きな利点がありました。その方が咀嚼効率が良かったからです」。さらにワイル氏は重要な補足を付け加えた。「ただし、中耳に3つの骨を進化させた哺乳類の系統全てに当てはまるとは限りません」。
実際、ヨルバートルで発見された独特な特徴は、現生哺乳類に見られるより「現代的な」構造には繋がらず、多丘歯類は最終的に絶滅した。ここで重要なのは、この動物の特殊な咀嚼方法がどのようにしてその独特な耳を生み出したのかという点である。
ワイル氏は、カモノハシやハリモグラのような単孔類の耳は、カンガルーなどの有袋類や、人間やゾウのような胎盤を持つ動物の耳とは別に進化したにもかかわらず、古生物学者は「哺乳類の」耳について語る癖があると指摘する。
「私たちの知る限り、有袋類と胎盤類は同じ耳を持っています」とワイル氏は述べた。「しかし、ヨルバートルは現在では完全に絶滅した哺乳類の系統に属しており、確かに機能する耳を持っていましたが、私たちの耳とは少し異なっていました。」
この特別な耳がどのように機能し、それがどのようにしてヨルバートルが他の動物とは異なる方法で周囲の音を聞くことを可能にしたのかについては、未解決の問題であり、今後の研究で取り組むべき課題であることは間違いない。
