物理

ティラノサウルスは、その特大の頭、筋肉質の巨大な顎、ナイフのような歯で有名であり、古生物学者らはこれらのおかげで、この恐ろしい捕食者は疑いを持たない獲物を簡単に捕食することができたと考えています。 Stephan Lautenschlager の研究では、その眼窩の形状も同様に重要であることが示唆されています [1]。 英国バーミンガム大学の古生物学者は、恐竜とその関連種の400以上の頭蓋骨の眼窩の形状を分析し、ティラノサウルスなどの肉食恐竜が楕円形の穴を通して世界を睨んでいたことを発見した。 シミュレーションによると、これらの細長い穴によって、ティラノサウルスの頭蓋骨は、これらの先史時代の生き物がむしゃむしゃ食べるときに発生する大きな咬合力に耐えることができたであろうことが示されています。

研究のために、ラウテンシュラーガーは顔認識技術の手法を使用して、恐竜の頭蓋骨サンプルの各眼窩の輪郭の形状を特徴付けました。 次に、これらの形状を有限要素解析ツール (物体が力にどのように反応するかを予測するために一般的に使用される手法) で解析し、咬合から生じるさまざまな応力を受けたときに形状がどのように変形するかを確認しました。

ラウテンシュレーガーは、眼窩の形状を考慮して、研究対象の種のほとんどが、人間の頭蓋骨で観察される丸い眼窩の輪郭に似た円形の開口部を通して覗いていることを発見しました。 ティラノサウルスや南極で見つかった肉食恐竜スコルピオヴェナトルなどのいくつかの種は、単純な楕円体から葉状のパターンに至るまで、より珍しい形状のソケットの輪郭を持っていました。 「スコルピオヴェナトルの眼窩は本質的に2つに分かれており、砂時計のような輪郭をしている」とラウテンシュラーガー氏は言う。

ラウテンシュレーガーは、異常な眼窩の輪郭を持つ恐竜の共通点を探し、それらが体の大きさに比べて大きな頭蓋骨を持つ肉食であることを発見した。 噛み付く間、これらの頂点捕食者の顎は約50,000ニュートンの力で噛み合いました。 ラウテンシュレーガー氏の分析によると、結果として生じる頭蓋骨の応力により、眼窩が円形の輪郭で変形する可能性があるという。 このようなソケットを持つ仮説上のティラノサウルスは、最も変形した領域でより厚い骨を発達させた可能性があります。 「そうなると頭蓋骨がずっと重くなったり、他の組織が入るスペースに影響が出たりしたでしょう」と彼は言う。 対照的に、細長い輪郭を持つソケットは、変形が大幅に少なくなります。 「肉食動物は、[噛みつきによる]力に耐えられるソケットを進化させたようです。」

ラウテンシュラーガー氏は、巨大恐竜の頭蓋骨の適応はそれほど予想外ではないことを認めているが、彼の分析は一つの驚きをもたらした。 親とは異なり、ティラノサウルスの赤ちゃんは円形の輪郭を持つソケットを持ち、古生物学者がティラノサウルスが成人に移行したと考える年齢である約10歳になって初めて細長い形状のソケットを発達させました。 「これは、ティラノサウルスの赤ちゃんにはそれほど安定したソケットが必要なかったことを示唆しています」と彼は言う。 この発見は、ティラノサウルスの幼体と成体の食生活が異なることを示唆する他の研究と結びついている。

研究者らは、恐竜、鳥、ワニを含む動物のグループである主竜の特異な眼窩の形状に長い間気づいていた。 しかし、メリーランド大学カレッジパーク校の古生物学者トーマス・ホルツ氏によると、これまでの研究では主に眼球の直径に注目するか、主竜の一部に焦点を当てていたという。 「この（新しい研究は）主竜の目の大きさと形の進化について、これまでに行われたものよりもはるかに包括的に考察したものです」とホルツ教授は言う。 彼は、ラウテンシュレーガーが分析にさまざまな証拠を組み込んだことに特に感銘を受けました。 「解剖学的構造で見られる特定の形状について、合理的で数学的に裏付けられた説明を見つけるのは素晴らしいことです」と彼は言います。

–キャサリン・ライト

キャサリン・ライトは、Physics Magazine の副編集長です。

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