羽毛恐竜で始まったカラフルな羽

恐竜は何色でしたか？ 博物館、映画、絵画は、鮮やかな緑、黄色、紫、青の巨大なトカゲの活気に満ちた写真を提供します。 しかし、真実は、恐竜の色は少し謎です。 オースティンにあるテキサス大学のジュリア・クラークなどの古生物学者は、世界で最も一般的な天然色素の1つであるメラニンを使用して、この謎を解決しようとしています。

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Natureの最近の研究で、Clarkeと彼女の同僚は、羽毛恐竜がさまざまな色、少なくともメラニンに由来する色を古代世界に注入したことを示唆しています。 研究者たちは、恐竜の羽のこの色の多様性の出現は、古代の動物がエネルギーを貯蔵し使用する方法の変化の副作用であると考えています。 これらの発見は、古生物学者がこれらの恐竜や他の恐竜がどのように見えるかを再構築する方法に影響を及ぼします。

メラニンは、人間の肌の色が濃くなり、トカゲの斑点や縞が濃くなり、鳥の羽毛が濃くなります。 メラノソームはメラニンと呼ばれる細胞内の小さなパッケージです。 人間と鳥では、これらのメラノソームの形状は、メラニンのさまざまな化学形態、したがってさまざまな色に対応しています。 例えば、 赤い色相は丸いメラノソームに由来し、灰色の色相は長くて細いメラノソームに由来します。 メラノソームには、さまざまな形とサイズがあり、それらはさまざまな色に対応しています。

鳥に見られる多形のメラノソームは、科学者、特に古生物学者に、同様のメラノソームが古代の鳥や現代の鳥の祖先である羽のある恐竜に見られるのではないかと思いました。 幸いなことに、いくつかの化石発見 化石化された羽を含み、強力な顕微鏡で、科学者はこれらの石化した羽に保存されているメラノソーム構造を実際に見ることができます。

化石と比較するための現代の標本がなければ、科学者は現代の鳥のメラノソームの形状を使用して、特定の羽毛恐竜または絶滅した鳥がどのような色を示したのかについてヒントを与えます。 「これは私たちにとってツールキットのようなものです」とクラークは説明します。 この技術を使用して、オハイオ州アクロン大学および中国地球科学大学のクラークと同僚は、化石中のメラノソームの形状を、古代の化石化した鳥や羽毛恐竜の赤、灰色、黒、または虹色の色相に関連付けました。

しかし、クラークのチームは、化石化したメラノソームがさらに明らかにする必要があることを知っていました。 科学者は、メラニンの色を何も見ていない 少ない 哺乳類、鳥、羽の恐竜、 研究者 絶滅した生物と生きている動物界のスペクトル全体のメラノソーム形状が、色素パケットの形状がそのような多様性を示すように進化したときに光を当てることができるかどうかを見たかったのです。 このタイミングを特定することで、恐竜がいつ異なる色に進化したかを示す強​​力な証拠が得られます。

チームは、181の生きている哺乳類、カメ、トカゲ、ワニ、および鳥の毛、皮膚、および羽毛をサンプリングすることから始めました。 中国では、約2億から6600万年前の白亜紀およびジュラ紀の13頭のトカゲ、カメ、恐竜、および翼竜と呼ばれる空飛ぶ爬虫類の化石を調べました。 化石化されたサンプルは、保存された羽毛から皮膚のパッチまで、非常に羽毛ではないスパイクを付けた動物からの毛羽立ったフィラメントにまで及びました。

その後、研究者は走査型電子顕微鏡を使用して、これらの古代の構造物のメラノソームを視覚化しました。 彼らは、各サンプル（絶滅した​​ものと生きているもの）のメラノソームを覆う体の種類（皮膚、髪、毛羽、または羽）がどのようなものであるかを調べ、異なる動物系統（鳥、哺乳類、爬虫類）で形状の違いを測定しました。

「生きているトカゲ、カメ、クロックスを見ると、メラノソームの形には非常に小さな範囲があります」とクラークは言います。 「非常に似ているかもしれませんが、茶色と黒と灰色のトーンのトカゲで非常に微妙に異なる形のメラノソームしかありません」また、見た目が似すぎて、動物の色を予測するために使用することはできません。

しかし、羽毛恐竜、特に約1億5千万年前に地球に現れて最終的に鳥になった最初のマニラプトル恐竜は、メラノソームの形状の最大の多様性を誇っていました。 興味深いことに、ファジーな恐竜-スパイク状のフィラメントとプロトフェザーを持つもの-は、羽毛のある同胞よりも進化的に先を行っていますが、メラノソームの形状の多様性も示していません。 「羽の起源によってのみ、メラノソームの形状の多様性に大きな爆発が見られます」とクラークは言います。

メラニンの色の多様性の爆発は、おそらくメラノソームの形状のこの範囲で生じました。 それは意味しません 古代のトカゲ、カメ、鱗またはフィラメントだけの恐竜はカラフルではありませんでした。 クラークは、単に彼らの色をさまざまな顔料に頼っていたのかもしれません。

奇妙なことに、哺乳類の毛と現代の鳥の羽は、事実にもかかわらず、この多様性をメラノソームの形で共有しています 彼らは完全に無関係な動物の家族だと。 分子レベルでは、哺乳類と鳥はメラニンベースの色をまったく異なる方法で作成します。 それにもかかわらず、彼らはそれぞれ独立してこのメ​​ラノソームの多様性を進化させたようです。

しかし、なぜメラノソームは以前の羽毛恐竜ではなく、さまざまな形で進化するのでしょうか？ クラークと同僚は、少なくとも羽のある恐竜では、多様なメラノソームの形状を示唆しています 生き物の生理学と関係があるかもしれません。 その何かの手がかりを得るために、クラークは羽をつけた恐竜と鳥の先祖の関係を再び描きます。

科学者は、メラノソームがどのように作られるかと鳥がエネルギーをどのように調節するかとの間の遺伝的関係を観察しました。特に、メラノソームの形状を決定するいくつかの遺伝子は鶏の脂肪貯蔵にも関与しています。 これに基づいて、研究者は、羽毛恐竜が体のエネルギーを調節する方法に関連する遺伝的変化が、メラニンの製造方法に不注意にシフトを引き起こした可能性があると考えています。

本当なら、これは多面発現の良い例です。1つの遺伝子セットは、一見無関係な特性に影響を与えることができます。これは、生物学の世界ではかなり一般的な現象です。 ただし、現時点では、恐竜の顔色を支配する規則を理解するための一歩です。