恐竜は卵を温めていたのか 原寸大の巣で測ると鳥ほど上手ではなかった

編集・パクト

恐竜の中でも鳥に似た姿を持つオビラプトル。7000万年前、彼らがどうやって卵を孵していたのか、化石だけでは分からなかった。

台湾の国立自然科学博物館などのチームは、オビラプトルの胴体を原寸大で再現したモデルと樹脂の卵で巣を作り、熱の伝わり方を実測した。

成果は学術誌『Frontiers in Ecology and Evolution』に掲載された。

台湾チームが挑んだ原寸大の巣づくり実験

主役は「卵泥棒」の名を持つ中型のオビラプトル類

今回の実験の主役となったのは、ヘユアンニア・フアンギという中国産のオビラプトル。約7000万〜6600万年前の白亜紀後期に生息していた。

体長はおよそ1.5メートル、体重は約20キログラムと推定されている。歯のない短い頭骨をもつ中型のオビラプトル科の恐竜で、羽毛はオビラプトル類に共通していたとする研究が多い。

最初の化石は1923年にモンゴルで、巣とみられる卵の化石の上で見つかった。卵を食べていた恐竜と解釈され、「卵泥棒」を意味するオビラプトルの名がついた。

しかしその後、巣の上で抱卵のような姿勢のまま化石になった個体が、モンゴルや中国で少なくとも7体見つかった。卵泥棒ではなく、卵を抱いていたと考えられている。

オビラプトル類は、半開放の巣を作ったことが分かっている最も古い恐竜のグループとされる。卵の殻には、鳥の卵に似た青緑色の色素がある。

木材と発泡スチロールで親の模型を作る

研究チームは、木の骨組みと発泡スチロールでヘユアンニアの胴体を作った。肉にあたる部分には綿と気泡入りの緩衝材を詰め、外側を布で覆った。

頭・首・尾は作らず、首の付け根から腰の骨の後端までの胴体だけを再現している。完成した模型の長さは63.9センチだった。

長い骨の長さはヘユアンニアの標本から、胴体の幅と高さは近縁のネメグトマイアの骨格と復元図から推定した。

模型の腹側には電気毛布を熱源として貼り、羽毛の断熱効果をまねた厚さ約0.3センチの毛布で全体を覆った。これを、化石の姿勢にならって巣に覆いかぶさる形で載せた。

樹脂で作った卵を二重リング状に並べる

卵は粘土の型に樹脂を塗り、ガラス繊維で補強して、中空の殻に仕上げた。長さは19.3〜21.2センチ、重さは740〜867グラムで、オビラプトルの卵の推定範囲に収めている。

オビラプトルの卵は細長い形状をしていて、現存するどの動物のものとも似ていない。

化石に残る寸法を参考にゼロから作るしかなかった。

第一著者のスー・チュンユー氏(研究当時は台中の華盛頓高校の生徒)は「彼らの卵は今いるどの動物の卵とも違うので、できるだけ本物に近づけた樹脂の卵を自分たちで作った」と話している。

卵の中には、白身の代わりに水を入れた。

完成した卵は、化石で見つかっているオビラプトルの巣にならって二重のリング状に並べられた。

親の模型を載せた実験では、内側6個・外側6個の計12個の卵を使い、外側の卵が内側の卵の上に重なるようにした。

この配置は、外側と内側で親からの熱の届き方にどれくらい差が出るかを調べるための鍵になる。

実験は室内ではなく、台中市郊外の丘の上の屋外で行われた。

親がいない巣(2021年10月)、涼しい日(2021年12月、平均気温18.9℃)、暑い日(2022年7月、平均気温30.2℃)の3つの条件で、卵に差し込んだ温度計の値を20分ごとに手作業で記録した。

気候で変わる卵の温度差

親がいない巣では、卵の温度が日光で大きく上下した。最高で46.0℃に達した卵があり、親の模型を置かずに日なたに置いた別の巣では54.1℃の卵もあった。

鳥の胚は41℃を超える状態が数時間続くと死ぬとされるが、どちらも41℃超が4時間以上続いた。夜には20℃以上下がった卵もあった。

論文は、親が日陰をつくって極端な温度変化をやわらげる役割も果たしていたとみている。

涼しい条件では最大6度の差

研究チームは屋外での実測に加えて、熱の伝わり方をコンピューターで計算するシミュレーションも行い、結果を照らし合わせた。

涼しい条件は、モンゴルにいた同じくらいの体格の別のオビラプトル類、ネメグトマイアの暮らした環境を想定したものだ。

この条件では、親が巣にいても、外側のリングの卵どうしで最大6度の温度差が出た(最も温かい卵が30.2℃、最も冷たい卵が24.2℃)。

親の模型が触れた面積は卵によって0.76〜12.32平方センチと大きく違い、論文は親の姿勢が主な原因だとみている。

論文は、この温度差が外側リングの卵の孵化のずれ(非同期孵化)につながった可能性があるとしている。化石の巣の外側リングの卵でも、先行研究で4〜8度の差が報告されている。

暖かい環境では温度差はわずか0.6度に縮む

ところが暑い条件では、24時間平均で見た外側リングの卵どうしの温度差は最大0.6度まで縮まった。

論文は、外側の卵がほぼ同じ時期に産まれていたなら、暑い環境では外側リングの中で孵化の時期はそろっていたかもしれないとしている。

暑い条件は、ヘユアンニアが暮らした中国の南雄層の気温を想定したもので、実験した日の平均気温は30.2℃だった。

ただし、この条件では昼夜の卵の温度の振れ幅が、野生のダチョウの卵より約2℃大きかった。

研究チームは、暖かい環境では日光が卵の温度をならしていた可能性があるとしている。

論文はさらに、ヘユアンニアの卵の最低温度(30.4℃)がネメグトマイアの卵の最高温度(30.2℃)を上回り、近縁な2種で温度の範囲が重ならなかったことから、オビラプトル類はワニのように温度で性別が決まる仕組みではなかった可能性が高いと考察している。

現代の鳥より抱卵効率は低かった

実験ではもう1つ大事な数字が出ている。親の熱が卵の温度をどれだけ押し上げたかを示す抱卵効率が、現代の鳥より低かったのだ。

親の模型は内側リングの卵には1個も触れず、外側の卵でも、いちばん広く触れた卵の接触面積は卵の表面積の約3%だった。

ニワトリの卵では8〜10%とされる。論文は、この小さな接触面積が効率の低さの一因かもしれないとしている。

第一著者のスー氏は「オビラプトルは、現代の鳥と同じ形の接触抱卵(TCI)はできなかったのかもしれない」と話している。

ただし責任著者のヤン・ツールイ博士(国立自然科学博物館)は「今の鳥のほうが卵を孵すのがうまい、ということではない。やり方が違うだけで、どちらが良い悪いではなく、環境しだいだ」と話している。

論文の推定では、寒い条件の実験で求めたオビラプトルの抱卵効率はおよそ26〜65%だった(暑い条件では49〜55%)。

比較に挙げられた現生のホンケワタガモは84.3%、トロオドン類は75.6〜83.1%で、いずれもオビラプトルを上回る。

ただし論文は、日光のような強い熱源があると、効率の計算値が実際からずれる可能性があると断っている。

日光と親の体温が支えた古代の子育て

親の体温と日光を組み合わせた温め方

研究チームは、オビラプトルは親の体温と周りの熱の両方で卵を温める「共同の抱卵」をしていたと考えている。

ワニが環境の熱だけに頼り、鳥が親の体温を主に使うのに対し、オビラプトルは親の体温と日光の両方を使っていたことになる。

親が巣にいると日陰ができて卵が高温になるのを防ぎ、夜は卵を外気より温かく保てる。論文は、この温め方を鳥の抱卵(TCI)の前の段階にあたる、より祖先的な状態かもしれないとしている。

大型の恐竜は卵に座らなかった?

ヤン博士は「大型の恐竜が卵の上に座ったとは考えにくい。カメのように、太陽や土の熱で卵を孵していたのだろう」と話す。

ヤン博士は、オビラプトルの巣は上が開いた半開放の構造なので、土の熱より太陽の熱のほうがずっと重要だった可能性が高いとも説明している。

ただし研究チームは、再現した巣と今の気候で測った結果なので、白亜紀の条件とは違いがあると注意している。オビラプトルの抱卵期間は今の鳥より長かったとみられることも、結果に影響しうる。

実験の巣は卵12個の規模で、親の模型は動かなかった。実際の巣には卵が20個以上あることもあり、親が動けば温度差はここまで大きくならなかったかもしれないと論文は述べている。

鳥の抱卵につながる前の段階だった可能性

オビラプトル類は鳥の祖先そのものではなく、鳥に近い恐竜のグループだ。

論文は、鳥のような親の体温による抱卵(TCI)は、オビラプトル類が分かれた後、トロオドン類と鳥につながる系統で進化したと推測している。

論文は、この手法が絶滅した動物の繁殖行動を調べる大きな可能性をもつとしている。一方、ドロマエオサウルス類が鳥のような抱卵をしていたかどうかは、まだ分かっていない。

ヤン博士は「台湾には恐竜の化石はないが、だからといって恐竜の研究ができないわけではない」と、学生たちへの励ましも口にしている。