中国の化石が羽毛恐竜の皮膚の進化を明らかにする

中国の大学に寄贈された白亜紀の恐竜プシッタコサウルスの新たな化石は、オウムのようなくちばしを持つ犬ほどの大きさの草食恐竜だが、科学者が紫外線下で観察して初めて明らかになった驚くべき事実があった。

細胞構造に至るまで、皮膚の大きな部分が美しく保存されており、羽毛恐竜の皮膚の進化に関する新たな知見を提供している。研究者らによると、この化石はこれらの恐竜の皮膚の「ゾーン別発達」を示しており、プシッタコサウルスやおそらく他の羽毛恐竜は、羽毛のない体の部位には鱗状の爬虫類のような皮膚を持ち、羽毛のある部位には柔らかい鳥のような皮膚を持っていたという。

「当初、軟組織が見つかるとは思っていませんでした。肉眼では、標本には骨しか保存されていないように見えたからです。しかし、化石化の過程で軟組織が鉱物に置き換わり、堆積物に混ざってしまう可能性があることを知っていたので、諦めませんでした」と、アイルランドのコーク大学で古生物学の博士研究員を務め、5月21日にネイチャー・コミュニケーションズ誌に掲載された研究論文の主執筆者であるジシャオ・ヤン氏は述べた。

「紫外線ライトを点けると、心臓が止まりそうになりました。胸部と腹部を覆う大きな鱗状の皮膚の部分が、紫外線の下で印象的な黄金色に輝いていました。化石の皮膚は、幅約1ミリの小さな丸い鱗に覆われていて、実に美しいものでした」とヤン氏は語った。

軟組織の化石はどれも珍しいものですが、この品質の皮膚の化石はさらに珍しいものです。

中国北東部で発掘された、およそ1億3000万年前のプシッタコサウルスのほぼ完全な化石は、体長約66センチ、死亡時の年齢は約3歳だった幼体のもの。2021年に個人コレクションから南京大学に寄贈された。

プシッタコサウルスは、後にトリケラトプスのような大型獣を生み出した角竜類と呼ばれる角のある恐竜の系統の初期のメンバーです。プシッタコサウルス自体には角がありません。その名前は、植物を食べるのに適した突き出たくちばしに基づいて「オウムトカゲ」を意味します。

多くの恐竜には羽毛がありました。実際、鳥は小さな羽毛恐竜から進化しました。最初の原始的な羽毛は、恐竜の祖先である動物や、翼竜と呼ばれる空飛ぶ爬虫類において、約 2 億 5000 万年前に爬虫類の鱗から進化したと考えられています。

プシッタコサウルスの尾の先端には、単純な剛毛のような羽毛が生えていた。体の残りの部分は鱗状の皮膚で覆われていた。化石には恐竜の羽毛のある部分の皮膚はなかったが、研究者らは、この部分には鳥のような皮膚があったと考えている。

「この発見は、羽毛の進化に関する私たちの理解に新たな知見を加えるものです。現代の鳥類のような皮膚の獲得は、体の局所的な部分でのみ起こりました。羽毛で保護されていない体の部分では、爬虫類のような丈夫な皮膚が不可欠なままでした」と、コーク大学古生物学教授で研究の共著者でもあるマリア・マクナマラ氏は述べた。

鳥の皮膚は羽毛に対して多様な適応を示しています。

鳥類には、羽毛を囲んで油圧システムのように機能する微細な筋肉の皮膚ネットワークがあり、これには羽毛をさまざまな方向に引っ張る筋肉も含まれます。また、皮膚の下には羽毛を分離する平滑筋のネットワークがあり、皮膚の基部に固定された脂肪組織の堆積物により、皮膚の表面が均一になり、羽毛の向きが整えられます。さらに、羽毛は感覚神経線維のシステムによって接続されています。

「これまで、恐竜とその近縁種の皮膚が最初にこうした皮膚の適応を進化させ、その後に羽毛を進化させたのか、それとも同時に進化したのか、また体のどの部分で進化したのかはわかっていなかった」とマクナマラ氏は語った。

プシッタコサウルスの化石は「羽毛の進化と新しい皮膚の適応が同時に起こったことを強く示唆している」とマクナマラ氏は語った。

恐竜の鱗状の皮膚は、現代の爬虫類の皮膚によく似ていました。

「皮膚細胞の形、大きさ、配置、構成、皮膚が色彩パターンを生み出す方法など、多くの点で類似している」とヤン氏は語った。