約6,600万年前の恐竜の絶滅後、地球環境は大きな変化を遂げました。哺乳類がその舞台を引き継いだ。
森林が再生し、気候が変化すると、哺乳類はそれまで大型爬虫類の支配下にあった生態系を占拠し、新たなニッチに多様化しました。
これまでの研究では、北米での原始的な哺乳類の痕跡が明らかになりましたが、地球の他の地域におけるこれらの動物の適応に関しては、依然としてかなりのギャップがありました。
先史時代の歯は哺乳類の進化に関する新たな詳細を明らかにする
中国南部で発見された古代哺乳類の歯化石に焦点を当てた最近の調査により、この時代に関する前例のない情報が明らかになった。
この結果は、白亜紀の大量絶滅後の時代に、哺乳類は最初は体の大きさが大きくなり、その後になって初めて、さまざまな食事に合わせて歯が特化したことを示しています。
この進化の順序は、生態系が徐々に再構築されるにつれて、環境の変化を利用するために重要だったのかもしれません。
研究を北米以外にも拡大することの重要性
哺乳類の時代の最初の 1,000 万年に関する科学的知識の多くは、北米で発見された化石記録から得られます。
対照的に、アジアで産出される化石は大幅に少なく、地球最大の大量絶滅の一つに続く哺乳類の進化の物語に顕著なギャップが生じている。
カリフォルニア大学バークレー校統合生物学部および古生物学博物館の准教授であるジャック・ツェン氏は、この研究の筆頭著者である。
「哺乳類の時代の最初の1000万年を記録する化石記録には、量と質の両方にかなりの不均衡がある」とツェン氏は述べた。
同氏は、「世界的に知られている化石遺跡の大部分は北米にあるが、アジアにあるのはわずか3％で、そのほとんどには他の地域では見られない種が含まれている」と付け加えた。
歯の化石が科学に重要な情報を提供する仕組み
研究チームは、暁新世のアジアの胎盤哺乳類化石の利用可能な最大のデータセットを編集し、絶滅後約1,000万年間をカバーしました。
このために、現在の中国南部に位置する南雄、銭山、赤江盆地で収集された48個の化石標本が分析されました。
これらの標本は、大型の草食動物、雑食動物、現生齧歯動物に近縁な種など、哺乳動物の多様なグループを代表していました。
これらの発見に基づいて、研究者らは東アジア限定の 37 種に対応する 200 個の歯の化石のコレクションを作成しました。
北京にある中国科学院の脊椎動物の進化と人類の起源の重要研究室の教授、Qian Li氏はこの研究に積極的に参加した。
「歯は噛んだり咀嚼する行動を通じて環境と直接相互作用するという事実は、歯の構造と生態学的状況との間の潜在的な関連性を特定する上で非常に重要です」とリー氏は説明した。
哺乳類の進化：最初はサイズ、次に歯科の専門化
歯の化石は保存状態が良く、動物の生活様式について多くの手がかりを提供してくれるため、科学者は歯の化石を情報源としてよく利用します。
歯の形、高さ、鋭さ、磨耗は、硬い植物を粉砕するか、肉を切るか、またはさまざまな食物を摂取するかにかかわらず、その動物のおそらく食事の可能性を示すことができます。
高解像度の 3D モデルとコンピューター シミュレーションを通じて、研究者は歯の形態と機能の微妙な違いを定量化することができました。
暁新世初期、東アジアの哺乳類は一般に比較的大きな体と歯を持っていましたが、歯の高さや鋭さにはほとんど変化がありませんでした。
このパターンは次の 500 万年にわたって変化し、歯の形状は大幅に多様化し、さまざまな種類の咀嚼や食品加工に徐々に特化していきました。
この研究結果は、恐竜が絶滅した後に新たな生態的ニッチが出現し、それが満たされるにつれて哺乳類の食生活が多様化したことを示している。
不安定な環境における初期の哺乳類の生態学的柔軟性
研究者らはまた、これらの初期の哺乳類が驚くべき生態学的柔軟性を示したことも観察した。
彼らは単一の食料源に依存するのではなく、環境が絶え間なく変化する期間に利用可能な広範囲の資源を利用したと考えられます。
ルイジアナ州立大学自然科学博物館の元コレクションマネージャー、スイン・ティン氏も分析に貢献した。
「白亜紀から古第三紀の後に生態系が回復し変化するにつれて、歯の形状と機能も変化しました。これは、絶え間なく変化する進化の圧力と生態学的機会を示しています」とティン氏は述べた。
世界的な傾向: 身体の大型化が歯科の専門化に先行する
研究の結果、歯の複雑さの変化は体のサイズが成長した後に起こることが確認され、科学者はこのパターンを「噛む前の強度」と呼んでいる。
同様の傾向は、北米とヨーロッパで発見された哺乳類に関する以前の研究でも観察されており、世界的な回復パターンを示唆しています。
収集された証拠は、この生態学的および進化的回復の道が地球のさまざまな地域で現れた可能性があることを示しています。
先史時代の哺乳類研究の意味と将来
しかし研究者らは、この研究には一定の限界があること、主に化石のほとんどが草食哺乳類のものであるため、哺乳類のすべてのグループについて包括的な結論を導き出すことが困難であることを強調した。
歯から古代の食事を解釈することには自然の制約もあり、暁新世の生態系のより明確な全体像を構築するには将来の化石の発見が不可欠となるでしょう。
「私たちの研究は、白亜紀後期以降に北米以外の有胎盤哺乳類に起こった変化についての最初の洞察を提供し、これらの関連性のいくつかをより詳細に調査する将来の研究の機会を開きます」とツェン氏は結論付けました。
「これらの洞察が、現代の動物が将来の生物多様性の危機にどのように反応するかを理解することを目的とした予測モデルや保全戦略の開発に役立つことを願っています。」と研究者は結論づけています。
