恐竜のフンから6600万年前の羽毛が! 鳥だけが絶滅を免れた理由

今回の主役は、モンタナ州北東部のHell Creek Formationという化石地層で拾われた、一見どこにでもある茶褐色の小石だ。実はこれは白亜紀末の獣脚類が排泄した化石フン、いわゆるコプロライト(糞石)だった。中に閉じ込められていた微小な羽毛を、シカゴのフィールド自然史博物館のJingmai O’ConnorらのチームがCTスキャンでほどいて調べ、2026年9月、学術誌Current Biologyに結果を発表した。羽毛の形が、鳥類が小惑星衝突を生き延びた謎に新しい光を当てるかもしれない。

ゴルフボール半分の「変な石」から始まった

発見は2016年、ワシントン大学バーク自然史博物館の研究員David DeMar Jr.によるフィールドワーク中の出来事だった。もともとは魚の化石を採集していた最中、ごつごつした露頭を這い上がっていて、ふと目に留まった小さな塊があった。半分に割れた面に、細い羽毛らしき筋が浮き出ていたのだ。

大きさはゴルフボールの半分ほど、色は赤みがかった茶色。Hell Creek Formationはこれまで150年以上も化石が掘られてきた地層で、それでも羽毛の実物はまだ見つかっていなかった。DeMar本人が「岩の中に羽毛が入っているように見えたが、あまりに珍しくて信じられなかった」と語っているように、常識的にはあり得ない拾い物だった。羽毛は柔らかい構造をしているため、化石になる前に分解されてしまうことがほとんどで、Hell Creek級に有名な地層でも滅多に姿を現さない。

研究チームはこの石をコプロライトだと当たりを付け、割らずに中を見るためCTスキャンにかけた。CTスキャンは何千枚ものX線画像を組み合わせて内部を3Dで再構成する技術で、医療現場では体の中の腫瘍を見つけるのに使われるものだ。同じ機械を、今度は6600万年前の「うんち」に使ったわけだ。共著者Nate Carrollは「琥珀の中の羽毛より保存状態がよかった」と手放しで驚いており、化石フンという素材の潜在力を強く示した例になっている。

USCの医療用CTが化石の内部を暴いた

スキャンは南カリフォルニア大学の医療キャンパスにあるマイクロCTで行われた。共著者のNate Carrollによれば、データを処理するたびに新しい羽毛、鱗、骨が次々と姿を現し、「一時間ごとに別の何かが見えてくる」状態だったという。石の内部は、想像していたよりずっと「にぎやか」だった。

CTデータが最終的に映し出したのは、複数枚の羽毛、淡水魚ガー(gar)の細かな鱗、そしてヘスペロルニス目(Hesperornithiformes)と呼ばれる水鳥の脚の骨だった。羽と骨が同じフンの中に一緒に入っていたことから、羽の持ち主もこの水鳥だと考えられている。魚の鱗まで残っていたということは、獣脚類はこの水鳥ごと、消化途中の獲物までまとめて呑み込んで排泄した計算になる。

コプロライトを排泄した張本人、つまり犯人側の恐竜は特定できていないが、Hell Creek Formationで白亜紀末に君臨していた大型獣脚類、ティラノサウルス・レックスか、その近縁のナノティラヌスのどちらかだと推定されている。要するに、白亜紀末の食物連鎖の一場面が、まるごと固まって残っていた形だ。共著者でワシントン大学のGreg Wilson Mantillaは、大型恐竜のフンの中から鳥の羽毛が見つかったことで「6600万年前の捕食者と被食者の関係をのぞく、またとない窓が開いた」と語る。鳥の化石、まして羽毛そのものはめったに残らないぶん、当時の生態系を垣間見る手がかりとしても価値が高いという。

コプロライトから出てきたのは「潜水する鳥」

羽の主のヘスペロルニス目は、聞きなれない名前かもしれないが、生態としては現代のアビ(loon)によく似た潜水性の水鳥だ。大半の種は飛ぶのを捨てて足を使って水中を泳ぎ回り、魚を捕まえていたと考えられている。ヘスペロルニス目の脚は潜水に特化した頑丈なつくりで知られる。プールの底を蹴って進む人間の動きに近い、体を横に倒して水中を進むスタイルだったと想像される。

ここで問題になるのが、白亜紀末の鳥類の系統関係だ。当時の空を最も広く支配していたのはエナンティオルニス類(Enantiornithes)という、現代の鳥とは別系統のグループだった。これに対し、いま地球にいるスズメもハトもニワトリも、すべてNeornithesと呼ばれる一系統から派生している。ヘスペロルニス目はそのどちらでもない第三の枝で、Neornithesに近い親戚に当たる。鳥類の最古の代表格始祖鳥(Archaeopteryx)が現れたのがおよそ1億5000万年前だから、そこから数えるとNeornithesまでは驚くほど長い試行錯誤の連鎖があったことになる。

そして白亜紀末の大量絶滅で、エナンティオルニス類もヘスペロルニス目も丸ごと消えた。残ったのはNeornithesだけ。この生き残りと絶滅のふるい分けが何によって決まったのかは、古生物学の大きな謎として長らく残されてきた。恐竜全体で言えば、ほぼすべての系統が姿を消した中で、鳥類という一枝だけが今日まで羽ばたきをつないできた事実は、進化の物語のなかでも屈指の奇跡と言える。

羽毛には3種類あった

これまで有力だった説の一つは「水辺に暮らしていた鳥ほど衝突後の環境を生き延びやすかった」というものだ。しかし今回、水鳥であるヘスペロルニス目も絶滅している以上、水辺という生息地だけでは説明が付かない。O’Connorたちが注目したのは、コプロライトから出てきた羽毛の「作り」そのものだった。

CT画像を丹念に見ていくと、ヘスペロルニス目の体には性質の違う羽毛が混ざっていたことがわかった。表面には現代の水鳥に近い、防水性のあるしっかりした羽が並ぶ一方で、その下にはもっと細くてふわふわした原始的な体羽が生えていた。この原始的な羽は、羽毛恐竜やエナンティオルニス類でも見つかっているタイプだ。

整理すると、白亜紀末の鳥類の羽毛は大きく3タイプに分けられる。原始的なエナンティオルニス類のふわふわ型、現代型に近いNeornithes型、そしてその中間に位置するヘスペロルニス目の混合型。この違いが、断熱性能の差になっていた可能性が高い。羽毛は空を飛ぶための道具であると同時に、鳥の体を寒さから守る「ダウンジャケット」の役割も担っている。同じ寒空の下でも、薄手のシャツとダウンパーカを比べれば体感温度が大きく変わるのと似た構図が、鳥類の系統ごとに存在していたと考えれば分かりやすい。

「衝突の冬」と羽毛の断熱性能

小惑星が地球に激突した後、上空には大量の粉塵や破片が舞い上がり、太陽光が長期間さえぎられて地表は急激に冷え込んだと考えられている。この衝突の冬(impact winter)と呼ばれる寒冷期を、体温の高い鳥がどう乗り越えたかは、恐竜絶滅を語るうえで避けて通れない論点だ。植物の光合成が止まれば食物連鎖の根元から崩れるため、寒さと飢えが同時に襲ってくる状況だったと想像される。

もしもエナンティオルニス類とヘスペロルニス目がまとっていた羽毛が、Neornithesほど効率よく体温を保てなかったとしたら、寒冷化が長引くほど致命的だったはずだ。O’Connorは「羽毛のタイプと、その換羽(はえかわり)の仕方が、絶滅の選別に関わっていた可能性がある」と話している。換羽の頻度やタイミングが違えば、寒い時期に体が薄着になる期間の長さも変わる。羽毛そのものの性能と、その手入れの仕組みが、種の運命を分けた候補として真剣に議論できる段階に入ってきたわけだ。

ただし、これは仮説であって断定ではない。今回の証拠はコプロライト1個から出てきた1個体分の羽毛にすぎず、他のヘスペロルニス目や別地域の白亜紀末鳥類でも同じ傾向が確認できるかは、今後の追加サンプルにかかっている。羽の持ち主のような「相関的な観察」と「羽の断熱性が絶滅の直接原因だった」という因果的な結論の間には、まだ大きな距離がある。降雪の日に傘と交通事故がどちらも増えるからといって、傘が事故を起こすわけではないのと同じで、原因と結果を性急に結び付けないほうがいい。今回の羽毛の記述は明快な観察事実だが、それが即「絶滅の理由」に格上げされるかどうかは、慎重な追試を待つ必要がある。

化石フンは「時代を保存するカプセル」

今回の研究のもう一つの面白い点は、これまで羽毛探しの舞台にされてこなかったコプロライトから質の高い羽毛が出てきたことだ。羽毛の化石は、共著者のCarrollが学位研究で扱ってきたビルマ産の琥珀のように、閉じ込められた状態で見つかることが多い。ところが今回は、ありふれた砂利にしか見えない糞石が、琥珀と同じか、それ以上の立体的な保存状態を実現していた。

言われてみれば、消化管の内側は酸素も紫外線もほぼ届かない密閉空間で、細菌の分解も一定段階で止まる。捕食者の体内は、意図せずして羽毛や小骨を保存する「タイムカプセル」として機能していたわけだ。世界中の博物館の倉庫には、まだ切り開かれていないコプロライトが山ほど眠っている。それらをCTにかけて中を覗くという発想が広がれば、白亜紀末の食物連鎖や絶滅の実像がもう一段解像度を上げる可能性がある。今回の1標本には、羽毛と鳥骨と魚鱗という3種類の「手がかり」が入っていた。同じ時代の別のコプロライトからは、また違う組み合わせが顔を出してくるはずだ。

筆者としては、今回のいちばんの読みどころは「羽毛が絶滅を分けたかもしれない」という結論そのものよりも、「見落とされてきた素材(コプロライト)を新しい方法(マイクロCT)で覗いたら、答えの候補が出てきた」という過程のほうだと感じる。地味な化石ほど中身が濃いというのは、他の分野でもよくある話だ。これから他館の標本を片っ端からスキャンし直す動きが起きれば、鳥類進化の教科書は数年単位で書き換わっていく可能性がある。逆に言えば、この論文はまだ議論のスタートラインで、断定的な答えではない点に留意したい。次の10年で、恐竜のフンが古生物学の主役級ソースに昇格するかどうか。個人的にはかなり本命の潮流だと見ている。