恐竜の生きている子孫| 科学| スミソニアン - 記事、科学、恐竜

中国北東部の農村の松林では、寧省のこの部分が淡水湖で覆われていた1億2500万年前の絶滅した生物の遺体が、険しい頁岩の斜面に詰め込まれています。火山噴火はその地域を定期的にけいれんし、数百万の爬虫類、魚、カタツムリ、昆虫の灰を埋葬しました。私は無数の化石の中を恐ろしく歩き、私の手ほど大きくない頁岩のスラブを拾い、岩のハンマーでその端を叩きます。縫い目は、ラセット色の魚を半分に分割し、人間の髪の毛のように細い繊細なひれと骨の鏡のような印象を作り出します。

関連性のあるコンテンツ

恐竜が移動した場所
恐竜ショッカー

中国の古生物学者の一人である周忠和は微笑んでいます。「素晴らしい場所ですね。」彼は言います。

1995年に、周と同僚がこの先史時代の災害地帯から化石の発見を発表したのは、古生物学の新しい時代を告げたからです。化石は何百万年も前に湖の上を回っていたため、火山の煙で窒息したかもしれないカラスほどの大きさの原始的な鳥でした。彼らは中国の哲学者にちなんで新種を孔子名と命名しました。

それまでは、ほんの一握りの先史時代の鳥の化石が世界中のどこかで発掘されていました。その理由の一部は、当時の鳥は魚や無脊椎動物よりもはるかに一般的ではなかったためであり、一部は鳥が土砂崩れ、タールピット、火山噴火、および動物を捕らえ、それらの痕跡を長年にわたって保存した他の地質現象をより容易に回避したためです。科学者は、約1億4500万年前のジュラ紀の終わりに住んでいた初期の既知の鳥、 始祖鳥の化石化された骨格を10個だけ見つけました。

北京の中国科学院の脊椎動物古生物学および古人類学研究所（IVPP）に勤務する周は、L寧省の異常な骨床が最古の鳥の化石記録の多くの空白を埋める可能性があると信じていました。彼はこれ以上予言できなかったでしょう。過去15年間に、何千もの絶妙に保存された化石の鳥がYixian層と呼ばれる古代の湖底から出現しました。この地域はまた、これまで見たことのないような恐竜の見事な標本を生み出しました。その結果、中国は過去150年間の恐竜科学の最大の疑問の1つである鳥と恐竜の本当の関係を解決する鍵となりました。

鳥類-ほぼ10, 000の生物種を持つ最も多様な陸生脊椎動物のグループ-が恐竜から直接降下したという考えは新しいものではありません。それは、1870年の論文「恐竜の爬虫類と鳥類の親和性のさらなる証拠」で 、英国の生物学者トーマス・ヘンリー・ハクスリーによって提起されました。おそらくチャールズ・ダーウィンの進化論を熱心に擁護したことで有名な解剖学者であるハクスリーは、七面鳥ほどの恐竜であるコンプソグナトゥスの骨構造と、ドイツで発見され1861年に説明された始祖鳥との間にほとんど違いは見られませんでした。ハクスリーがダチョウや他の現代の鳥を見たとき、彼は小さな恐竜を見ました。赤ちゃんのニワトリの足の骨が肥大し、化石化した場合、彼は「彼らの性格には恐竜に言及することを妨げるものは何もない」と述べた。

それでも、恐竜と鳥の関係を疑った数十年の研究者たちも、解剖学的に良い議論をしました。彼らは、恐竜には、ウィッシュボーンや融合した鎖骨など、明確に鳥類の特徴がいくつか欠けていると言いました。エアポケットで覆われた骨; 柔軟な手首関節; そして3本足の足。さらに、このリンクは誰もが知っていたとは反対に見えました。鳥は小さく、知性があり、迅速で温血のスプライトであるのに対して、「恐ろしく偉大なトカゲ」のギリシャ語の恐竜は冷血で、鈍く、うなだれ、爬虫類のような生き物でした。

1960年代後半に、モンタナの化石化した恐竜の骨格がその仮定を弱体化し始めました。 Deinonychus 、または各後足の鎌型タロンの後の「ひどい爪」は、頭から尾まで約11フィート立っていて、しなやかな捕食者でした。さらに、その骨構造は始祖鳥の骨構造と類似していた。すぐに科学者たちは他の興味深い物理的証拠を収集し、溶けた鎖骨が恐竜では一般的であることを発見しました。 デイノニクスとヴェロキラプトルの骨には、エアポケットと柔軟な手首の関節がありました。恐竜の特性は常により鳥のように見えていました。「これらはすべて、鳥であるという定義から引き離されました」と、スミソニアン国立自然史博物館の古生物学者マシュー・カラーノは言います。

しかし、恐竜には見られなかった重要な特徴が1つあり、この欠落した解剖学的リンクの証拠が得られるまで、四十雀とトリケラトプスが近縁であると断言することを完全に快適に感じる専門家はほとんどいませんでした。

中国の貧しい農民である李英芳は、1996年8月、私が化石魚を探していた場所から車で1時間のSihetun村で、史上最大の化石発見物の1つを作りました。「木を植えるために穴を掘っていた」と、今まさにその場所に建てられた恐竜博物館でフルタイムの仕事をしているリーは回想する。彼は穴から長さ2フィートの頁岩スラブを発掘しました。経験豊富な化石ハンター、リーはスラブを分割し、彼が見たものとは異なる生き物を見た。骸骨には鳥のような頭蓋骨、長い尾、羽のような構造のように見えるものの印象がありました。

羽のため、李のスラブの1つを購入した国立地質博物館の所長であるジ・チャンは、それが原始的な鳥の新種であると仮定しました。しかし、他の中国の古生物学者はそれが恐竜だと確信していました。

その10月に北京を訪れたとき、現在アルバータ大学の古生物学者であるフィリップ・カリーは標本を見て、それがその頭の上で古生物学に変わることを悟った。翌月、長年の中国の手であるカリーは、脊椎動物古生物学協会の年次総会で同僚の写真を見せました。写真はショーを盗んだ。「これは驚くべき化石でした」と国立自然史博物館の古生物学者ハンス・ディーター・スースは回想します。 "センセーショナル。" 西部の古生物学者はすぐに化石を見るために北京への巡礼を行った。「彼らはぼんやりと戻ってきた」とスースは言う。

羽にもかかわらず、スケルトンは、「中国のトカゲの翼」を意味するSinosauropteryxという名前の新種が恐竜であることは間違いありませんでした。化石を包んだ堆積物中の放射性元素の年代測定に基づいて、約1億2500万年前に住んでいた。その外皮フィラメント-うろこ状の皮膚から突き出ている長くて薄い構造-は、ほとんどの古生物学者に、この動物が初めて発掘された羽毛恐竜であると確信させました。その後、その場所でフィラメントまたは羽を持つ恐竜が12頭発見されました。

中国の標本を分析することで、古生物学者は化石記録のギャップを埋め、さまざまな恐竜の進化関係を追跡しました。化石はついに、いくつかの懐疑論者を除いて、鳥が恐竜から降りてきて、マニラプトランと呼ばれる恐竜の系統の生きている代表者であることを最終的に確認しました。

ほとんどの恐竜は、鳥を生み出した系統の一部ではありませんでした。彼らは恐竜家系図の他の枝を占領しました。実際、恐竜は羽を持っていたにもかかわらず、古生物学者が非鳥類恐竜と呼ぶものでした。この洞察により、古生物学者は、悪名高い肉を食べるヴェロキラプトルや、ティラノサウルスグループの一部のメンバーなど、鳥類以外の恐竜の見解を修正するようになりました。彼らも、おそらく羽で飾られていました。

豊富な羽の化石により、古生物学者は基本的な質問を調べることができました。なぜ羽は進化したのでしょうか？今日、羽が多くの機能を果たしていることは明らかです。これらは、鳥が体温を保持し、水をはじき、仲間を引き付けるのに役立ちます。そしてもちろん、彼らは飛行を助けますが、常にではありませんが、羽を持っているが飛ばないダチョウやペンギンが示すように。多くの羽毛恐竜は羽を持たないか、羽毛の手足の長さに比べて重すぎて飛ぶことができませんでした。

紡績繊維から繊細な飛行道具に至るまで、時代を超えて羽がどのように変形したかを解明することで、恐竜から鳥への移行と、この選択がこの複雑な特性をどのように作り出したかが明らかになります。 IVPPのXu Xingよりも古代の羽をよく知っている科学者はほとんどいません。彼は中国全土から40種の恐竜種を発見しました。これは他のどの生物科学者よりも多いです。北京動物園の向かいにあるIVPPの彼のオフィスは、化石とギプスで混雑しています。

Xuは、段階的なプロセスとして羽の進化を想定しています。最も原始的な形の羽は、爬虫類の皮膚から突き出た羽毛に似た単一のフィラメントでした。これらの単純な構造はさかのぼります。テロダクティルさえ、ある種のフィラメントを持っていました。 Xuは、羽毛の進化は、2億4千万年前、または始祖鳥の 9500万年前のテロダクティルと恐竜の共通の祖先で始まった可能性があることを示唆しています。

単一のフィラメントが出現した後、ベースで複数のフィラメントが結合されました。次に化石記録に現れるのは、対になったバーブが中央のシャフトから発射したものです。最終的には、かみ合うかえしの密集した列が平らな表面を形成しました。これは、現代の鳥のいわゆるペナセウスの羽の基本的な青写真です。これらのすべての羽の種類は、 ティラノサウルスレックスだけでなく鳥や他のマニラプトランを含む恐竜亜目である獣脚類の化石の印象で発見されています。

フィラメントは恐竜の家系図の他の場所でも見られます。例えば、約1億3千万年前に発生したオウムの顔をした草食動物であるプシッタコサウルスなど、獣脚類から遠く離れた種です。それは尾に沿ってまばらな単一のフィラメントを持っていました。フィラメントが一部の恐竜系譜に表示されるが、他の恐竜系譜には表示されない理由は明らかではありません。「恐竜史の非常に早い時期に羽のような構造が進化した可能性があります」とXu氏は言います。一部のグループは構造を維持し、他のグループはそれらを失いました。「しかし、最終的にマニラプトランスでは、羽は安定し、現代の羽に進化しました」と彼は言います。または、フィラメントは異なる時間に独立して進化した可能性があります。スースが指摘するように、「遺伝的には、鱗をフィラメントにするのは素晴らしいトリックではないようだ」

もともと、恐竜の孔雀の虹色の羽毛に相当する単一のフィラメントが展示されていたかもしれません。科学者が1億2500万年前の羽の本当の色を明らかにしたとき、その理論の鮮明な証拠が現れました。鳥の羽と爬虫類の鱗にはメラノソームが含まれています。メラニンはさまざまな色素メラニンを保持している小さな嚢です。多くの古生物学者は、恐竜の羽にもメラノソームが含まれていると疑っていました。ブリストル大学のマイクベントンの研究室では、IVPPの張フーチェンが1年以上、電子顕微鏡で撮影した鳥と恐竜の化石の写真でメラノソームを探していました。張の勤勉さは2009年に、羽に灰色または黒色の色合いを与えるユーメラニンと栗に赤褐色を与えるフェオメラニンを含む孔子のメラノソームを特定したときに報われました。動物の羽には、白、黒、オレンジ茶色の斑点がありました。

Sinosauropteryxはさらに素晴らしいものでした。チャンは、フィラメントが背中と尾を駆け抜けて、恐竜をオレンジと白の縞模様の理髪店のポールのように見せているに違いないことを発見しました。このような鮮やかなパターンは、「羽が最初にカラーディスプレイのエージェントとして生まれた」ことを示唆しています。

初期の羽は他の目的を果たしていたかもしれません。いくつかの現代のトカゲのフリルが今日するように、中空のフィラメントは熱を放散する可能性があります。他の古生物学者は、羽毛が最初に熱を保持するために進化したと推測しています。有力な例は、 オビラプトルの化石（約7500万年前に住んでいたモンゴルで発掘された獣脚類）から来ています。 Oviraptorsは 、足をクラッチの中央に押し込み、長い前肢で周囲を抱きしめました。これは、卵を暖かく保つために、ひな鳥に似た不気味な姿勢をとる姿勢です。 オビラプトルに関連する恐竜は、白亜紀の羽で覆われており、オビラプトルも同様であることが示唆されました。「そのような巣の上に座っているのは、羽がある場合にのみ意味がありました」と、その子を穏やかに断熱します、とスースは言います。

もちろん、羽は最終的に飛行の道具になりました。一部の古生物学者は、恐竜が羽を使用して初めて木を占領するのを助けるシナリオを想像しています。「恐竜は足首に蝶番を付けていたため、足を回転させることができず、うまく登れませんでした。羽が木の幹を奪い合うのを助けたのかもしれません」とCarranoは言います。七面鳥のような主に地上に生息する種の赤ん坊の鳥は、このように羽を使用します。羽は数百万年かけてますます空力的になり、恐竜が木から木へと滑るようになった可能性があります。そのような偉業を成し遂げることができる個人は、新しい食物源に到達するか、捕食者をよりよく逃れることができたかもしれません。

iao寧の頁岩層から出現する最も魅力的な標本の1つは、2003年にXuが発見したMicroraptorです。バンタム級の獣は1フィートまたは2フィートで、体重計はわずか2ポンドでした。 DromaeosaurファミリーのMicroraptorは鳥の祖先ではありませんでしたが、以前に発見された羽毛恐竜とは異なりました。 Xuは、腕と脚に長い、白亜紀の羽があるため、「4翼の」恐竜と呼んでいます。 Xrapによると、胸骨と非対称の羽が融合しているため、 Microraptorは確実に木から木へと滑ることができ、 始祖鳥よりも独自の力で飛行することさえできたかもしれません。

昨年、Xuはalso寧で4羽の恐竜を発見しました。 4羽の飛行が吸虫ではなかったことを示すことに加えて、新種のAnchiornis huxleyiは 、Thomas Henry Huxleyに敬意を表して命名され、最も早く知られている羽毛恐竜です。ジュラ紀の湖底堆積物は1億5500万年から1億6千万年前のものです。この発見により、鳥類と恐竜の間の進化的リンクに対する最終的な異議がなくなりました。何年もの間、懐疑論者はいわゆる一時的なパラドックスを提起していた。 始祖鳥よりも古い羽のある恐竜はいなかったので、恐竜から鳥が生まれることはなかった。今、その議論は吹き飛ばされました。 アンチョルニスは始祖鳥よりも数百万年も古いです。

四羽の恐竜は、最終的には生命の木の枯れ枝でした。それらは約8, 000万年前に化石記録から消えます。彼らの終により、飛行可能な恐竜の系統が1つだけ残されました。鳥です。

恐竜が鳥に進化したのはいつですか？言いにくい。「進化の歴史が深く、鳥と恐竜の間に線を引くことは非常に困難です」とXuは言います。首の椎骨の形状と腕の相対的な長さのわずかな違いは別として、初期の鳥と、 ヴェロキラプトルなどのマニラプトランの親族は非常によく似ています。

「 始祖鳥が今日発見された場合、鳥とは思わないでしょう。あなたはそれを羽毛恐竜と呼ぶでしょう」とCarranoは言います。まだ最初の鳥と呼ばれていますが、鳥のような特性の最も古いまたは最良の実施形態であるためというよりは、歴史的な理由によるものです。

一方、最初のくちばしと最古のピゴスタイル、または羽を支えた融合した尾椎骨を備えた孔子は、本当に鳥のように見えます。「スニフテストに合格しました」とCarranoは言います。

非鳥類の恐竜の最後は、白亜紀の幕を閉じた大量絶滅の間に6500万年前に死んで以来、鳥は恐竜とは異なる他の特徴を進化させてきました。現代の鳥は、これまでで最も機敏なヴェロキラプトルよりも高い代謝を持っています。歯は、鳥の進化史のある時点で姿を消しました。鳥の尾は短くなり、飛行能力は向上し、脳は恐竜よりも大きくなりました。そして、現代の鳥は、マニラプトランの祖先とは異なり、他のつま先から突き出た大きなつま先を持ち、鳥がとまることができます。「次第に、非鳥類のマニラプトランの長い腕と巨大な手から、KFCで手に入れる手羽先のように見えるものに移動します」とスースは言います。これらの鳥類の適応の範囲を考えると、古生物学者が中国の豊かな化石記録の分析を開始するまで、恐竜と鳥の進化のつながりが隠されていたのは不思議ではありません。

朝陽は、ほこりっぽい通りのある単調な中国の都市です。暗いコーナーでは、ザラザラした19世紀のアメリカの炭鉱の町を連想させます。しかし、化石収集家にとって、朝陽は楽園であり、Yixian層の最も生産的なベッドから車で1時間です。

ある通りには、魚化石や魚の化石を売る店が並んでいます。シェールに埋め込まれた額入りの化石は、多くの場合鏡像のペアで、1〜2ドルで手に入ります。人気のあるアイテムは、数十個の小さなスラブが中国の地図を形成するモザイクです。化石魚は首都北京に向かって泳いでいるように見えます（そして台湾を代表する魚なしでは地図は完全ではありません）。商人は化石化した昆虫、甲殻類、植物を販売しています。時折、科学的価値のある化石の取引を禁じる法律にもかかわらず、恐竜の化石を売っているのはless帳面なディーラーではないことが知られています。最も重要な標本は、「都市の化石店の科学者によってではなく、それらを掘ったディーラーまたは農民の家で発見された」とZhouは言います。

Sinosauropteryxに加えて、科学的な発掘ではなく、アマチュアを通して他のいくつかの啓示標本が明らかになりました。周と彼の同僚にとっての課題は、プライベートなコレクションに姿を消す前に熱い標本を見つけることです。したがって、周と彼の同僚であるIVPPの古代魚の専門家であるチャン・ジャンヨンは、L寧省に来て、彼らの大義に優しいディーラーが最近手に入れた化石を調べました。

化石店の在庫のほとんどは、彼らが畑を手入れしていないときに化石のベッドをハックする農民から来ています。よく保存された小さな魚の標本は、温かい食事に十分な25セント相当のファインダーを見つけることができます。羽毛恐竜は数千ドル、1年以上の収入を得ることができます。化石層にとって破壊的であるこの古経済は、先史時代の書き直しを助けてきました。

周はスラブを手に取り、ワイヤーで縁取られた眼鏡を通してそれを見ます。「議長、ここに来て見て」と周はチャンに言った（張はIVPPの従業員組合の会長として遊び心のあるニックネームを獲得した）。チャンは標本を検査し、それを研究のために北京に持ち帰る山に追加します。そして、幸運であれば、生命の木の別の隠れた枝を明らかにします。

リチャード・ストーンは、ストーンヘンジの埋葬、珍しいアンテロープ、 スミソニアンの神秘的なチベットの塔について書いています。