あなたがこれまでに見たすべての鳥、すべてのコマドリ、すべてのハト、すべてのペンギンは動物園で生きている恐竜です。 鳥類は、66万年前の小惑星による大量絶滅から生き残った唯一の恐竜のグループです。
しかし、当時生きていたすべての鳥が成功したわけではありません。 多くの近縁種が死亡する中、なぜ現代の鳥類の祖先が生きていたのかは、古生物学者たちが数十年にわたり解明しようとしてきた謎である。 XNUMX つの新しい研究は、考えられる要因の XNUMX つを指摘しています。それは、現代の鳥と古代の鳥の羽の脱皮方法の違いです。
羽毛はすべての鳥に共通する重要な特徴の XNUMX つです。 それらはケラチンと呼ばれるタンパク質でできており、私たちの爪や髪と同じ素材であり、鳥は飛ぶ、泳ぐ、カモフラージュする、仲間を誘う、体温を保つ、太陽光線から身を守るためにケラチンを利用しています。 しかし、羽は修復できない複雑な構造であるため、羽を良好な状態に保つ手段として、鳥は脱皮と呼ばれるプロセスで羽を落とし、代わりの羽を成長させます。 雛鳥は、赤ちゃんの羽を失い、大人の羽を成長させるために脱皮します。 成鳥は約XNUMX年にXNUMX回脱皮を続けます。
「脱皮について考えている人はあまりいないと思いますが、羽は非常に多くの異なる機能に関与しているため、鳥にとって脱皮は基本的に非常に重要なプロセスです」と化石爬虫類の準学芸員であるジンマイ・オコナーは言うシカゴのフィールド博物館にて。 「私たちが知りたいのは、このプロセスがどのように進化したのかということです。 鳥のグループ間でどのように異なったのでしょうか? そして、それは鳥の進化をどのように形成し、これらすべての異なるクレードの生存可能性を形成したのでしょうか?」 オコナーの最近の論文のうち XNUMX つは、先史時代の鳥類の脱皮プロセスを調査しています。
2023年99月に出版された白亜紀研究誌の論文では、XNUMX万年前に生息していた雛鳥の、琥珀の中に保存されていた羽毛の塊の発見について詳述した。
今日、鳥のひなは、生まれたときにどれだけ発達しているか、また親からどれだけの助けを必要としているかという点でさまざまです。 晩成の鳥は裸で無力で孵化します。 羽毛がないということは、両親がより効率的に体温を赤ちゃんの皮膚に直接伝えることができることを意味します。 一方、早成種は羽毛を持って生まれ、かなり自給自足します。
すべての雛鳥は、最終的に成鳥の羽に達する前に、羽が抜け落ちて新しい羽に成長する期間である換羽を繰り返します。 脱皮には多大なエネルギーが必要で、一度に大量の羽毛が抜けると、鳥は体温を保つのが難しくなります。
その結果、早成性のヒナは羽毛の安定した供給を維持するためにゆっくりと脱皮する傾向がありますが、食物と暖かさを親に依存できる晩成性のヒナは同時に脱皮し、ほぼ同時にすべての羽毛を失います。
ミャンマー北東部、カチン州のフカウン渓谷で発見された琥珀の一部に保存されていた未熟な羽毛の塊は、幼体の脱皮を示す最初の決定的な化石証拠である。
99万年前の標本からは、現在生きているどの鳥とも一致しない生活史を持つ鳥の雛が明らかになった。
「この標本は、早熟性と晩性性の特徴がまったく奇妙な組み合わせで見られます」とフィールド自然史博物館の研究員ジンマイ・オコナー博士は語った。
「体のすべての羽は基本的にまったく同じ発育段階にあります。つまり、すべての羽が同時に、またはほぼ同時に成長し始めたことを意味します。」
しかし、この鳥はほぼ確実に、高度に早成性だったエナンティオルニスと呼ばれる、現在は絶滅したグループの一員でした。
著者らは、早熟の雛鳥であり、急速な脱皮をしながら体温を保たなければならないというプレッシャーが、エナンティオルニスを最終的に破滅させる要因となったのではないかと仮説を立てている。
「エナンティオルニチンは白亜紀で最も多様な鳥類のグループでしたが、他の非鳥類恐竜とともに絶滅しました」とオコナー博士は述べた。
「小惑星が衝突すると、地球の気温は急激に低下し、資源が不足したでしょう。そのため、これらの鳥は、暖かさを保つためにさらに多くのエネルギーを必要とするだけでなく、それらを満たすための資源を持っていませんでした。」
一方、オコナー氏とフィールド博物館の博士研究員ヨセフ・キアット氏が3月XNUMX日にCommunications Biology誌に発表した追加研究では、現生鳥類の脱皮パターンを調査し、そのプロセスが最初にどのように進化したのかをよりよく理解している。
現代の成鳥では、通常、脱皮は年に XNUMX 回、数週間かけて一度に数枚の羽だけを交換する一連のプロセスで行われます。 そうすれば、脱皮の過程でも飛び続けることができます。 成鳥の同時脱皮（すべての風切羽が同時に抜け落ち、数週間以内に再生する現象）はまれで、餌を見つけるために飛ぶ必要のないアヒルなどの水鳥に見られる傾向があります。そして捕食者を避けます。
鳥類や他の羽毛恐竜の化石で脱皮の証拠が見つかるのは非常にまれで、オコナー氏とキアット氏はその理由を知りたいと考えた。 「私たちは、より短い期間で同時に脱皮を行う鳥は、化石記録にあまり残らないだろうという仮説を立てていました」とオコナー氏は言う。脱皮の兆候を示す化石。 彼らの仮説を検証するために、研究者たちはフィールド博物館の現生鳥類のコレクションを詳しく調べました。
「私たちは、活発な脱皮の証拠を探すために、フィールド博物館の鳥類コレクションに保管されている現生鳥類の 600 以上の皮膚を検査しました」と、この研究の筆頭著者であるキアット氏は述べています。 「連続的に脱皮する鳥の中には、活発に脱皮している個体が数十羽見つかりましたが、同時に脱皮する個体の中にはほとんど見つかりませんでした。」
これらは化石ではなく現生の鳥ですが、有用な代替手段となります。 「古生物学では完全なデータセットがないため、創造性を発揮する必要があります。 ここでは、ランダムなサンプルの統計分析を使用して、何かが存在しないことが実際に何を物語っているかを推測しました」とオコナー氏は言います。 この場合、現生鳥類標本では活発な脱皮が広く見られているにもかかわらず、化石鳥類が脱皮していないということは、化石鳥類がほとんどの現生鳥類ほど頻繁に脱皮していなかったということを示唆している。 同時に脱皮を行った可能性もあれば、今日のほとんどの鳥のように毎年脱皮をしていなかった可能性もあります。
琥珀の標本と現代の鳥類の脱皮の研究はどちらも、共通のテーマを示している。それは、先史時代の鳥類や羽毛恐竜、特に大量絶滅を生き延びなかったグループの恐竜は、現代の鳥類とは異なる脱皮をしていたということだ。
「クラウンバードとステムバードの間に見られるすべての違いは、本質的に、なぜあるグループが生き残って残りのグループが生き残らなかったのかについての仮説になります」とオコナー氏は言う。 「現生鳥類を含むカンムリ鳥類が生き残った特別な理由はないと思います。 特性の組み合わせだと思います。 しかし、脱皮が恐竜が生き残ることができた重要な要因であった可能性があることが明らかになりつつあると思います。」
最初に雑誌に掲載された研究結果 白亜紀の研究 の三脚と コミュニケーション生物学.
