日本の古生物学者が、鳥類の系統樹に大きな変化をもたらす1億2000万年前の飛行恐竜の化石を発見した。
皆さんの多くは、おそらく始祖鳥（アーケオプテリクス）について聞いたことがあるでしょう。始祖鳥は、約1億6000万年前から1億4000万年前のジュラ紀後期に生息していた、翼と長い尾を持つ恐竜です。飛翔能力と尾羽を持つこの生物は、知られている中で最も古い飛行恐竜であり、鳥類の起源と飛行の進化に関する理解を深める上で極めて重要な種です。
Communications Biology誌に本日掲載された新たな研究論文では、進化の記録において2番目に原始的、あるいは基底的な飛行恐竜、全く新しい属種であるFukuipteryx primaが新たに記載されました。この新種は、現在3番目に原始的な鳥類であるJeholornisに取って代わります。
日本で発見されたこの恐竜は、1億2000万年前の白亜紀前期（1億4500万年前から1億年前）に生息していたが、福井県立大学恐竜研究所の古生物学者今井卓也氏が率いる新しい研究の著者らは、この種がそれ以前に出現したと信じる十分な理由がある。
始祖鳥は依然として基盤的鳥類の王者ですが、現生鳥類に関連する多くの重要な物理的特徴は白亜紀前期まで現れませんでした。これらの特徴の中で最も注目すべきは尾端骨です。尾端骨は背骨の先端に位置する三角形の板で、現生鳥類はこれを使って風切羽を支えています。今回の論文で明らかになったように、フクイプテリクスは初期の尾端骨類であり、限定的な飛行能力を有していましたが、尾端は飛行能力に貢献していなかった可能性が高いです。
フクイプテリクスは、福井県勝山市近郊の北谷恐竜採石場で発掘され、この重要な時代の鳥類としては中国北東部以外で初めて発見されました。この化石は立体的に保存された標本で、死亡時にはほぼ成鳥で、ハトほどの大きさでした。この時代の他の鳥類の化石は、ほとんどが平らな板状に押しつぶされ、二次元の印象を残すため、この3次元的な保存状態は稀です。その結果、フクイプテリクスの化石は通常よりも多くの解剖学的情報を提供することができました。
研究者たちは、ある観察結果に大きな驚きを覚えた。この種は白亜紀前期に生息していた鳥類の中で、解剖学的に最も原始的な種であるにもかかわらず、比較的新しい堆積物から発見されたのだ。フクイプテリクスの化石よりも古い堆積物からは、より進化した種が発見されている。
「あまりにも驚き、何か間違えたのではないかと思い、分析全体をやり直しました」と今井氏はギズモードへのメールで語った。しかし、「データと手法を何度確認しても結果は同じで、変化はなかった」という。
今井氏と同僚たちは分析を行うにあたり、標本を慎重に計測し、他の化石鳥類との比較物理分析を行った。古生物学者たちは標本を損傷する恐れから化石化した骨を岩石から取り外すことができなかったため、マイクロCTスキャン技術を用いて岩石に埋め込まれた骨格を観察した。これは医療用X線撮影に似た手法だが、顕微鏡レベルの精度と、データをデジタル3Dモデルに変換する能力を備えている。
物理的分析により、大きな叉骨、癒合していない骨盤、類似した前肢など、始祖鳥とのいくつかの明らかな類似点が明らかになった。
「フクイプテリクスは、初期の恐竜の飛行という文脈で見ると、いくぶん予想外の適応の組み合わせを示しています」と、チェコ共和国パラツキー大学の古生物学者デニス・フォーテン氏（この研究には関わっていない）はギズモードへのメールで述べた。「空中移動において重要な役割を果たしたと思われる肩と翼の骨の一部は非常に原始的で、これまでに発見された最古の飛行恐竜である始祖鳥のものと概ね類似しています。」
しかし、始祖鳥とは異なり、フクイプテリクスは完全に形成された尾端骨を有していました。重要なのは、今井氏らは尾端骨が飛行と関連しているのではなく、むしろ進化の過程でこれらの恐竜鳥類の尾が縮小したことによる副産物であると考えていることです。著者らは、フクイプテリクスは飛行できたものの、現代の鳥類ほど熟練しておらず、滑空または羽ばたきで短距離を飛行していた可能性が高いと考えています。
ヴォーテン氏によると、尾部ははるかに現代風に見えたにもかかわらず、肩と翼の骨が非常に原始的だったため、研究者たちはフクイプテリクスを「始祖鳥に次いで2番目に原始的な飛行恐竜」と位置付けたという。
フクイプテリクスの尾端骨の検出は、鳥類の飛翔における進化上の役割という点ではそれほど大きな出来事ではないかもしれないが、系統樹における鳥類の位置づけという点では大きな出来事である。
「飛べなかったと思われる獣脚類恐竜（つまり、ティラノサウルス・レックスや猛禽類などの非鳥類恐竜）の中には、尾端骨を持っていたものもいるようです」と今井氏は述べた。「フクイプテリクスの研究は、鳥類の進化の過程で、尾端骨が少なくとも2回独立して進化したことを示しています。1回はフクイプテリクスの系統で、もう1回は現生鳥類の系統で進化したのです。尾の長いジェホロルニスが尾の短いフクイプテリクスよりも系統学的に進化しているという観察結果と、非鳥類獣脚類に尾端骨が存在するという事実は、尾端骨が飛行に「必須」ではなかったことを示唆しています。」
香港大学脊椎動物古生物学研究所の古生物学者マイケル・ピットマン氏が、これらの詳細にさらに説明を加えた。
「最も初期に分岐した化石鳥類は長い尾を持ち、南ドイツのジュラ紀後期の岩石と中国北東部の前期白亜紀の岩石から発見されています。フクイプテリクスの特徴は、尾が短く、先端が融合した尾骨を持つことです」と、今回の研究には関与していないピットマン氏はギズモードへのメールで説明した。「このタイプの尾は、これまでジングオフォルティス、コンフキウスオルニス、サペオルニスといった後期に分岐した化石鳥類でしか知られておらず、現在では現生鳥類で見られるものなので、これは驚くべきことです。」
ピットマン氏は、この発見は、日本の白亜紀前期まで最古の鳥類の化石記録を延長する点でも意義深いと述べた。
ヴォーテン氏は、研究者らが「フクイプテリクスの詳細な概要を提示し、それは間違いなく初期の恐竜の飛行に関するより広い背景を再構築するのに役立つだろう」と述べたが、重要な限界を一つ指摘した。
「かなりの数の骨が見つかっていますが、非常に有益な頭蓋骨は残念ながら損傷がひどく、記載に含めることができません」とヴォーテン氏はギズモードに語った。「頭蓋骨には多くの有益な適応が確認されているため、フクイプテリクスが恐竜の先駆者としての飛行生物の中で原始的な地位を維持しているかどうかは、時が経てば分かるでしょう。しかし、これは著者らが防ぐことはできなかったことです。化石化は稀なプロセスであり、飛行動物の骨は脆い傾向があるため、発見時には既に損傷していることが多いのです。」
より概念的に言えば、「原始的」という言葉は必ずしも時代を超えた祖先を正確に反映しているわけではないとヴォーテン氏は述べた。彼は次のように説明した。
実際、フクイプテリクスとエホロルニスは、当時既にはるかに高度な飛行能力を有していたと考えられる、多様な鳥類型恐竜と空を共に飛び回っていました。フクイプテリクスは始祖鳥の約3500万年後に生息していたため、最初の飛行恐竜が空を飛ぶことを可能にした適応をそのまま保持しているわけではない可能性があります。しかしながら、この説はここ数年で注目を集めているある説と合致しています。
恐竜の飛行の進化は、従来、現生鳥類を含む他のすべての羽毛飛行生物を生み出した単一の種から始まったと考えられてきましたが、現在では、中生代は必ずしも単一の系統に限定されない、非常に多様な恐竜の飛行実験の段階であった可能性があることがわかり始めています。類似した習性は非常に類似した骨格の適応につながる可能性があるため、絶滅した飛行恐竜の多様なグループの科関係を再構築することは、現在想定されているよりもはるかに困難であることが判明する可能性があります。非常に高度な飛行適応を備えた現生鳥類は、白亜紀末の壊滅的な隕石衝突を生き延びた唯一の恐竜であるため、今日ではこれに匹敵する原始的な羽毛飛行スタイルを直接観察することはできません。このため、中生代の奇妙な飛行実験の解釈は非常に困難であるだけでなく、恐竜の失われた多様性をたどる上で非常に重要です。
科学の仕組みって面白いですね。ある分野の始まりには、過度に単純化された理論が生まれることがありますが、それは後から振り返ってみるとそう見える場合が多いのです。真実はほとんどの場合、もっと複雑です。例えば、人類の進化を例に挙げてみましょう。過去について学べば学ぶほど、より複雑に見えてきます。しかし、今は手に負えないほど複雑に見えるものも、必ずしもそうとは限りません。私たちは、文字通りにも比喩的にも、さらなる証拠を求めて掘り続けなければならないのです。
