白亜紀後期の海で泳ぎたいとは思わないでしょう。『ジュラシック・ワールド』シリーズ第1作目をご覧になった方は、モササウルスが水から飛び出してホホジロザメを捕食した生物であることにご存じでしょう。映画ではモササウルスの実際の大きさが誇張されているかもしれませんが、その効果は本物です。一部の種は恐ろしいほどの大きさにまで達することがありました。これらの爬虫類は水中で生活していましたが、空気呼吸をしていました。鰭、長い尾、歯だらけの口を持ち、体長は3メートルから50フィート（約3メートルから15メートル）にも及びました。科学者たちはモササウルスを「有鱗目」に分類しています。これはトカゲやヘビを指す用語です。しかし、モササウルスが実際にはどのような生物であったのかを特定するのは、依然として困難な課題です。
今年11月にトロントで開催された古脊椎動物学会年次総会で行われた2つの発表は、モササウルス類に関する最新の研究成果を垣間見せた。彼らはどのように獲物を捕らえ、捕食していたのか、毒を持っていたのか、そしてどこを移動していたのか、そして何を食べていたのかといった点が明らかになった。これらの発見は、約6600万年前から1億500万年前に生息していた海生爬虫類の生態を知るための新たな手がかりとなる。
アルバータ大学の学部生ヘンリー・シャープ氏と、ニューヨークにあるアメリカ自然史博物館リチャード・ギルダー大学院の博士課程学生アメリア・R・ジートロウ氏は、モササウルスの顎に関する進行中の研究の一部について説明しました。これらの化石は、彼らがどのように獲物を捕らえていたかについて、刺激的な手がかりを与えてくれます。
歯を持つ水棲捕食者といえば、多くの人が素早く強力な噛みつきによる死を思い浮かべるかもしれません。しかし、モササウルス類の場合は必ずしもそうではありませんでした。モササウルスは可動式の顎を持つだけでなく、シャープやジートローといった科学者たちは、現生の有鱗目近縁種と共通する、他にどのような恐ろしい能力を持っていたのかを解明しつつあります。
非常に大きく開く顎
まず、有鱗目動物には顎内関節、つまり下顎の中央にある関節があります。一部のトカゲやヘビは「これらの骨の中央に蝶番を発達させています」とシャープ氏は説明します。「この蝶番は種によって緩い場合もあれば硬い場合もありますが、基本的にはすべて下顎の中央に関節を持っています。」この関節によって、顎と下顎の間の動きが可能になります。「分類群によっては、この関節の部分で顎が前方に曲がることがあります」とジートロウ氏は言います。「他の分類群では、外側に曲がることもあります。これはモササウルス類によって異なります。」
シャープ氏、ジートロウ氏、そして彼らの同僚たちは、北米の博物館に収蔵されている希少なモササウルス類の下顎の完全な化石を研究しました。「モササウルス類の顎が他の海生動物や他の有鱗目動物とどのように関連しているかを調べたかったからです」とシャープ氏は言います。つまり、彼らはこれらの化石に基づいてモササウルス類がどのように食事をしていたかをより深く理解し、また、現生のクジラ、ヘビ、トカゲ、絶滅した海生爬虫類など、他の種がモササウルス類とどのように比較される可能性があるかを探ろうとしているのです。
例えば、現代のヘビやハイエナの顎を考えてみましょう。ヘビの顎は癒合しておらず、繊細です。つまり、獲物を捕らえて飲み込む際に、それぞれの顎骨だけでなく、左右の歯を独立して動かすことができます。「彼らは実際に、獲物を食べる際に顎を上へと動かします」とジートロー氏は説明します。これは、骨を砕くほどの強度を持つ柔軟性のない、頑丈な構造を持つハイエナの顎とは大きく異なります。
さて、ほとんどのモササウルス類について知られていることを考えてみましょう。彼らは一般的に、肉片を噛みちぎるための鋸歯状の歯を持っておらず、獲物を掴む腕も持っていませんでしたが、柔軟な下顎を持っていました。ジートロウ氏は、これは彼らが丸ごと飲み込めるものを食べていた可能性を示唆していると主張しています。しかし、「ほとんどのモササウルス類は、体の大きさに比例して噛む力が強くなかったようです」と彼女は言います。「この研究の疑問は、まさにそこから生まれました。では、彼らは何をしているのでしょうか？どのように獲物を狩っているのでしょうか？どのように殺しているのでしょうか？どのように食べているのでしょうか？」
ジートロウ氏は、科学者たちはモササウルス類がどのように餌を食べていたのか正確には分かっていないものの、その解剖学的構造から特定の摂食戦略を示唆していると説明した。巨大なモササウルス類の一種であるプログナトドンは、「史上最も凶暴な外見の動物」だったと彼女は述べ、「両側に鋸歯状の巨大な円錐形の歯と、目の上に骨の隆起が組み込まれていました。プレシオサウルスやモササウルス、その他の大型脊椎動物の体内に最も多く見られるのは、このプログナトドンです」と続けた。この鋸歯状の歯は例外的で、モササウルス類ではほとんど見られなかった。そのため古生物学者は、鋸歯状の歯を持つモササウルスは獲物から肉片を引き裂く能力を持っていたと考えている。ジートロウ氏はさらに、プログナトドンが獲物からかなりの体の部分を引き裂いていた可能性を示唆する、未発表の腸の内容物に関する証拠もあると付け加えた。
モササウルスの顎の可動部分は中間関節だけではありません。下顎結合、つまり2つの下顎骨が接合する部分もあります。人間の頭蓋骨では、下顎結合は顎のすぐ上で癒合しています。人間の下顎は、本質的に1つの固い骨です。シャープ氏によると、モササウルス類ではこの関節は癒合しておらず、より緩い構造でした。ジートロー氏と同様に、シャープ氏も、一部のモササウルス類の化石の腸の内容物から、「プレシオサウルスやカメ、そして体長の半分ほどもある他のモササウルス類を食べていたモササウルス類がいることが分かります。つまり、彼らは非常に大きなものを食べていたということです。そして、獲物を飲み込むためにこのように大きく開く顎があれば、非常に役立つはずです」と指摘しました。
驚くべきことに、モササウルスは舌を使って嗅覚を働かせていた可能性がある。ヘビやオオトカゲなどの他の有鱗目動物と同様に、モササウルス類の顎の底には嗅覚器官があったことを示す特徴的な穴が2つあった。
「彼らがその感覚を持っていたことは確かです」とジートロウ氏は断言した。「どの程度使っていたかは、水棲なのでよく分かりません。他の感覚を使っていた可能性もあります。例えば、彼らの耳は非常に発達していたようです。これは今もなお研究が続いている分野です。」
毒のある咬傷？
もしモササウルス類が動く顎を持っていたとしたら、その顎が相対的に弱く、舌を使って匂いを嗅いでいたとしたら、現代の有鱗目動物によく見られるもう一つの嗅覚能力も持っていた可能性はあるだろうか？ モササウルス類は毒を持っていたのだろうか？
これは新しい考えではないが、絶滅した生物が毒を持つかどうかは証明が難しい。ここ数十年まで、現生の毒トカゲや毒ヘビの多くは、科学者によって毒の存在すら認識されていなかった。これは通常、その種が人間に影響を与えるには小さすぎたり、問題の毒が直接的に致命的ではなかったりするためだ。むしろ、その毒は抗凝固作用を持っていた。「獲物の出血を助けるのです」と彼は言う。人間の場合、出血量はごくわずかだったため、見逃されやすかった。「このため、科学者たちは歯の溝が毒の100%正確な指標ではないことに気づいたのです」とシャープ氏は結論付けた。
イグアナは歯に溝がなく、有毒であったことが現在知られている有鱗目の一種です。ジートロウ氏は、イグアナの毒嚢は実際には退化しており、現在は使用しておらず、分泌もしていません。唾液腺が変化したようなものです。毒腺ではありますが、主に草食であるため、現在は使用されていません。
そして彼女はさらに、これが毒トカゲ類（toxicoferans）と呼ばれる毒トカゲの系統樹にも影響を与えると説明した。この系統にはヘビ、オオトカゲ、アメリカドクトカゲ、そしてイグアナが含まれる。「これらはすべて共通の祖先を持っており、つまりこのグループの祖先はおそらく毒を持っていたということです」と彼女は言った。これは重要なことだと彼女は説明した。「たとえモササウルス類が毒を使って生き物を殺していなかったとしても、イグアナのように、毒は痕跡的な形で存在していた可能性があるからです」
カメ、軟体動物、甲殻類、魚などの食事
しかし、モササウルスは何を食べていたのでしょうか。そして、同じ海にさまざまなサイズや種のモササウルスが生息していたのに、どうやって共存できたのでしょうか。
これは、ロイヤル・ティレル古生物学博物館のポスドク研究員であるフェムケ・ホルウェルダ氏が現在行っている研究の焦点です。彼女はSVP年次総会で「パイロットスタディ」と称する研究を発表しました。彼女は、カナダ、アルバータ州南部のベアポー海に生息していた生物の化石を研究する膨大な研究を行っており、それらはすべてロイヤル・ティレル古生物学博物館に収蔵されています。ベアポー海は、現在の北アメリカ大陸を横切っていた白亜紀の海域、より広大な西部内陸海路の一部でした。
その海には、少なくとも4、5種のモササウルス類（モササウルス・ミズーレンシス、プログナトドン・オーバートニ、プリオプラテカルプス・プリマエウス、ティロサウルス属、そしてモササウルス・コノドンの可能性もある）に加え、カメ、サメ、ノコギリエイ、ロブスター、イカ、エラスモサウルス類、エンコドゥスなどの魚類、軟体動物、アンモナイトが生息していました。ホルウェルダ氏は、これらの古代の相互関係についてさらに詳しく解明したいと考えていますが、これは容易ではありません。6600万年前から1億4500万年前の生態系を復元することは容易ではありません。腸の内容物のような直接的な証拠がないため、彼女の研究は相当な推理作業を伴うのです。
「モササウルスは今回の主役だが、生態系の他の構成要素を見ることも重要だと思った」とホルウェルダ氏は語った。
それが、彼女の研究を非常に興味深いものにしている一因です。モササウルスはもはや存在しないかもしれませんが、彼女が研究対象としている他のほとんどの種には、現代にまで遡る子孫がいます。前述の種はすべてベアポー層で発見されていますが、サメとノコギリエイは例外です。この2種は別の場所で発見されていますが、同時代に共存していたことが知られています。
彼女の研究は多面的で、現在も進行中です。古代の食生活をより深く理解するため、彼女はモササウルスの歯の微細摩耗を分析し、化石の歯に見られる窪み、引っかき傷、溝などを研究してきました。2D微細摩耗とは、各歯の窪みと引っかき傷の数を観察し、数えることを意味します。3D微細摩耗は専用のソフトウェアを使用し、より多くの情報を提供し、人為的ミスを減らします。どちらの手法も、ある種が死の数週間前、あるいは数ヶ月前に何を食べていたかを知る手がかりとなります。
「より詳細な3Dマイクロウェア分析がある今、2Dマイクロウェアはもはや重要ではないと言う人もいます」と彼女は認め、「しかし、特に3Dマイクロウェアと組み合わせることで、物語に新たな情報が加わると思います。」
彼女は両方を使う予定ですが、今年の SVP 会議でのプレゼンテーションでは、2D 歯科用マイクロウェアの結果、エネルギー分散型 X 線分光法 (EDX)、同位体分析について説明しました。
ホルウェルダ氏はその知識を応用し、これらの種が餌を食べていた可能性のある場所と関連付けることに成功しました。言い換えれば、彼女はベアポー海におけるニッチ分割の証拠を見つけることができたのです。彼女は化石中のカルシウムよりもストロンチウムとバリウムを多く含むものを調査することでこれを実現しました。注目すべきは、巨大なモササウルス類プログナトドンがノコギリエイと食性を共有していたことです。どちらも硬質食性で、より硬い物質を食べていたことが知られています。ベアポー海で発見された化石に基づくと、これらのより硬い物質には少なくとも軟体動物、甲殻類、そしておそらくアンモナイトが含まれていたと考えられます。中型のモササウルス類プリオプラテカルプスは、白亜紀のサメと同じ魚を食べていたようです。そして、モササウルスはベアポー海で利用可能なすべての食物を利用していたようで、その結果は彼女が採取した他のすべての大型古代海洋種の食性と重なっていました。
特定の同位体は、モササウルス類がどの程度深くまで潜ることができたかについての手がかりを与えてくれる。ホルウェルダ氏はそのおかげで、最も大きな種であるプログナトドンとモササウルスだけが古代の海の最深部を泳いでいたらしいと判断できた。
驚くべきことに、ホルウェルダは歯の化石に含まれる酸素同位体から、水の塩分濃度と水温まで特定することができました。ストロンチウム同位体は、モササウルス類が海岸にどれほど近づいたか、あるいは海中に留まったかを示す手がかりとなりました。これは、科学者のこれまでの理解によれば、海水中のストロンチウム濃度の差は淡水流入を示すため、海岸に近い場所でのみ記録されるからです。塩水中のストロンチウムは、多かれ少なかれ安定しています。
彼女のこれまでの研究では、ベアポー海に生息する様々なモササウルス類が異なる地域に生息し、異なる食物を食べていたことが示唆されているが、さらなるデータが必要だ。現在彼女が最も懸念しているのは、「あの厄介なカメ」と呼ばれるものだ。ロイヤル・ティレル博物館から数匹のカメを採取したが、質量分析計でデータを取得できるだけの量のサンプルを採取できたのはたった1匹だけだった。
「プログナトドンはあのカメを食べているはずです」と彼女は述べた。「あるいは、信号からそれがわかるはずです。なぜなら、胃の中にカメの残骸を宿したプログナトドンもいるからです」。これを正確に判断するためには、比較のためにもっとしっかりしたカメのサンプルが必要だという。
ホルウェルダ氏は現代の気候変動への懸念を表明し、「白亜紀の温暖な海から、私たちは過去から何を学べるだろうか？」と問いかけた。北極にも南極にも氷がなく、海面もはるかに高かった時代だったと彼女は言う。「もちろん、モササウルスにとっては完璧な時代でした！ 心地よく暖かかったのです」。しかし、地球が温暖化するにつれ、それは現存する海洋生物にとって何を意味するのだろうか？
これら3人の古生物学者にはまだやるべき仕事が山積みであり、両グループともまだ答えられていない疑問がたくさんあると指摘している。
「モササウルスは非常にありふれた化石です」とジートロウ氏は言う。「多くの研究が行われてきました。現生動物と近縁種であるにもかかわらず、私たちはまだ彼らについて最も基本的な事実、つまり彼らが何なのかを知りません。トカゲであることは分かっていますが、一体どんな種類のトカゲなのでしょうか？」
Jeanne Timmons (@mostlymammoths) はニューハンプシャー州を拠点とするフリーランス ライターであり、mostlymammoths.wordpress.com で古生物学と考古学に関するブログを執筆しています。
