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白亜紀の上位捕食恐竜は、大きな目と引き換えに大きな咬傷を獲得した可能性がある

それは、象徴的なティラノサウルスの玉のような輝きと巨大な歯を見せたしかめ面に直面した不運な恐竜でした。 しかし、6,500万年前の白亜紀の終わりまで狩りをしていたこの7メートルトンの捕食者は、これらの特徴を持つ唯一の獣ではありません。他の大型の捕食恐竜も、大きな頭の中にある小さな目を通して見つめていました。 新しい研究は、その細い目は、むしゃむしゃ食べる強力な顎とのトレードオフである可能性があることを示唆しています。

英国バーミンガム大学の古生物学者ステファン・ローテンシュレーガー氏は、数百もの絶滅した主竜類（鳥、ワニ、およびその祖先すべてを含む分類群）の頭蓋骨の測定を行った際に、この関連性を発見した。 このような頭蓋骨は、動物について多くのことを明らかにすることができます。 化石化した頭蓋骨の眼窩から、科学者は目の大きさを知ることができます。 たとえば、ティラノサウルスの頭蓋腔には、長さ1メートルの頭にオレンジくらいの大きさの目が収まっていたであろう。 これらの比率は、頭蓋骨の大きさによって進化した可能性が高く、もしティラノサウルスの目が一部の小型恐竜の目と同じように頭蓋骨の 20% を占めていたとしたら、「直径 30 センチメートル、20 キログラムの巨大な眼球ができることになる」重いよ」とラウテンシュラーガー氏は言う。 このような大きな目は、この動物の代謝エネルギーの最大 15 パーセントを消費する可能性があり、その巨大な眼球を維持するためだけにもっと食べる必要があることを意味します。 「たとえ視力が高まるとしても、これはおそらく効率的ではありません」とラウテンシュラーガー氏は付け加えた。

眼窩の形状もそれを物語っています。 現代の動物の丸い眼窩とは異なり、大型の肉食恐竜では「私たちはこれらすべての奇妙な眼窩軌道形状を見ます」とラウテンシュラーガー氏は言う。 これらは、鍵穴のような空洞から、圧縮された円形、くさび形までさまざまで、すべて同じサイズの丸い眼窩よりも小さな目にフィットします。 Communications Biology 誌に 8 月 11 日に掲載された研究で、ラウテンシュラーガー氏は、これまでに記録された 410 個の主竜の頭蓋骨から眼窩のサイズと形状をカタログ化し、眼窩の変化が食事によってそれらの頭蓋骨にかかるストレスにどのような影響を与えるかをモデル化しました。

恐竜だけでなく、同時代の他の大型捕食者である主竜も珍しいソケットの形をしていました。 ラウテンシュラーガー氏によれば、これは収斂進化のようであり、異なる種が丸い目から独立して進化したという。 彼は、生体力学的コンピューターモデリングを使用して、これらの珍しい形状により、動物が獲物を食べるときに頭蓋骨にかかる生体力学的ストレスを最小限に抑えている可能性があることを発見しました。 「実際には、これは噛みつきの際に大きな力に対処するための適応のようで、頭蓋骨が変形したり過剰なストレスがかかったりする危険を避けるためです。」と彼は言う。

ラウテンシュレーガー教授はまた、ティラノサウルスの眼窩の形状が生涯にわたって変化し、若い頃は丸くなり、頭蓋骨の多くを占めるようになったと研究で指摘した。 今日の動物の赤ちゃんと同じように、赤ちゃんティラノサウルスは大きな丸い目で親を見つめます。 「これは動物界全体の共通のテーマだと思います」とラウテンシュラーガー氏は言う。 しかし、若いティラノサウルスが青年に成長し、最終的にその生態系の頂点に君臨するにつれて、この動物の眼窩は鍵穴の形になりました。

この変化は、眼窩の形状が動物の噛みの力に基づいているかもしれないという仮説を裏付けるものだと、この研究には関与していないユタ自然史博物館の古生物学学芸員、ランディ・アーミス氏は言う。 孵化したばかりのティラノサウルスなら、「小さな獲物を食べているし、体の大きさも小さいし、成体と同じような機能的制約に直面していない」ため、円形の眼窩でも簡単に逃れられるだろう、と彼は言う。 他の小型または草食性の主竜も同様に、奇妙な形の眼窩を必要としないだろう。 「提示されたデータに基づくと、[眼窩の形状は]体の大きさと食事の組み合わせのようなものであるという説得力のある説明のように思えます」とアーミス氏は言う。

シカゴのフィールド博物館の古生物学者ジンマイ・オコナー氏もこの研究には関与していないが、この食事に基づく説明に完全には納得しておらず、恐竜の大きさが大きな役割を果たした可能性があると示唆している。 「平らな頭蓋骨に円形の眼窩を取り込み、頭蓋骨を引き伸ばして高さを高くすると、眼窩は楕円形になります」と彼女は言う。 そして、ラウテンシュレーガーが使用した生体力学的な応力とひずみのモデルは、「頭蓋骨が単一の均質な単位であると仮定しており、現実とはかけ離れています」。 オコナー氏によると、このモデルは骨の中や周囲の関節や筋肉を考慮していないが、適切な代替モデルがないため、古生物学では依然として広く使用されているという。

ラウテンシュラーガー氏によれば、より高度な技術やモデルが化石から新たな情報を明らかにすることは避けられず、将来の研究では「軌道サイズが頭蓋骨の高さ、長さ、幅によってどのように変化するか」が検討される可能性があるという。 今のところ、彼が研究した大型草食動物の眼窩はかなり円形のままであるのに対し、対応する肉食動物は奇妙な形に分岐していると彼は指摘している。 実際、研究対象の彼のお気に入りの恐竜は、奇妙に丸い眼窩を持っていました。それは植物をむしゃむしゃ食べる角竜類でした。 「彼らが実際に頭蓋骨をほぼ完全な円になるように適応させていることに興味深かったです」と彼は言う。

フィオナMDサミュエルズは、Scientific American の 2022 AAAS マスメディア フェローでした。 彼女は博士号の取得を目指しています。 コロラド州立大学で化学の博士号を取得。 Twitter @Fairy__Hedgehog で彼女をフォローしてください

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