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» 2022年12月08日 15時00分 公開

進化の過程の解明へ、鳥の羽ばたき推進力の新たな指標を確立医療技術ニュース

名古屋大学は、烏口骨の強度が、鳥類の羽ばたき方の違いを反映していることを発見した。羽ばたき能力の新たな指標となり、恐竜から鳥類への進化の過程で羽ばたき飛翔の始まった時期を解明できる可能性を持つ。

[MONOist]

 名古屋大学は2022年11月17日、鳥類の烏口骨(うこうこつ)という骨の強度が、鳥類の羽ばたき方の違いを反映していることを発見したと発表した。烏口骨の強度を羽ばたき能力の新たな指標とすることで、恐竜から鳥類への進化の過程で羽ばたき飛翔の始まった時期を解明できる可能性がある。

 鳥類が飛翔するには、揚力を得る翼の他に、推進力を担う羽ばたき運動が必要だ。空中の飛翔だけでなく、ペンギンなど一部の鳥類は、羽ばたき運動を水中移動の推進力に利用している。

 研究グループは今回、羽ばたき運動の新たな指標として、体幹と翼の根元をつなぐ烏口骨に着目した。羽ばたき運動の際、力強い筋肉が骨を曲げようとする負荷に対し、烏口骨は折れないように耐えている。

キャプション 鳥類の胸部骨格を左頭側から見た図。胸肉による力(赤色の矢印)とササミによる力(青色の矢印)により、烏口骨は背腹方向に曲げられる(緑色の矢印)[クリックで拡大] 出所:名古屋大学

 現生鳥類209種220個体について、体重に対する烏口骨の強度を調べた。強度の指標には、強度柱状の構造を曲げようとする力に対してどれだけ耐えられるかを評価する断面係数を用いた。

キャプション 体重に対する烏口骨の強度の散布図。左上ほど烏口骨の強度が高く、右下ほど烏口骨の強度が低い[クリックで拡大] 出所:名古屋大学

 その結果、鳥類の羽ばたき方に烏口骨の強度は反映していることが分かった。具体的には、羽ばたき運動をしない鳥類よりも、する鳥類の方が強度は高かった。また、アホウドリなど、空気の流れを捉えて羽ばたかずに高度を保つ飛翔方法(滑翔)を頻繁にする鳥類は、羽ばたき飛翔する鳥類よりも烏口骨の強度が高かった。このことは、滑翔する鳥類では羽ばたき筋により生じる力の向きが、他の鳥類よりも負荷を増大する方向に変化していることを反映していると考えられる。

 さらに、ペンギンなど水中遊泳する鳥類の烏口骨は、羽ばたき飛翔をする鳥類と同等の強度を有していた。空気よりも高い密度の水中での推進には、より力強く羽ばたく必要がある一方で、遊泳時の翼の折りたたみや小さな翼など、翼にかかる抵抗を低くする特徴がある。そのため、結果として羽ばたき飛翔をする鳥類と同等の烏口骨の強度になったと考えられる。

キャプション 恐竜から鳥類への胸部骨格の進化の様子[クリックで拡大] 出所:名古屋大学

 鳥類は恐竜から進化したと考えられているが、いつ推進力としての羽ばたき運動が始まったのかは解明されていない。これまで化石種の羽ばたき能力の推定には、肩関節の形状や胸部骨格の形態が用いられてきた。しかし、これらは定性的な指標であるため、正確な羽ばたき能力の復元には至っていないのが現状だ。

 今回の研究は、コウモリや絶滅したは虫類である翼竜など、鳥類以外の羽ばたき能力を評価する際にも有効となる。

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