Evolution of the dinosaur respiration system revealed from the movement of the center of gravity involved with breathing

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脊椎動物において呼吸機能は生存に欠かすことができない行動である。呼吸に応じて胸郭および肺の容積が変化し、また内臓の位置や形状も変化する。これらの形状変化は胴体の重心の位置の変化を生じていることが容易に想像できる。鳥類は気嚢を用いた複雑な呼吸システムを持っており，飛行中にも重心位置が安定していると考えられてきた。一方で，この呼吸に伴う重心位置の変化は実測され検証されたことはなかった。また，化石記録から鳥類に見られる気嚢を用いた呼吸システムは基盤的な獣脚類で既に獲得されていた頃が示唆されている。本研究では，鳥類の呼吸に伴う重心位置の変化を実測し，特殊な呼吸システムにより重心位置が本当に安定化しているかを検証するとともに，この呼吸システム及び重心位置変化の安定化が飛翔能力ではなく，二足歩行性の獲得によって生じたのではないかという仮説の検証に挑戦している。本年度は、円安の影響によりソフトウェアの価格高騰が生じ、一部のソフトウェアの購入が難しくなってしまった。そこで研究の順番を変更し，現生動物標本(マウス，ニホンヤモリ，メガネカイマン)のCTデータを用いた胸郭運動の比較を進めることとした。肺に空気が入っていない状態の標本をCT撮影したのち，気管から空気を送り込み強制的に肺を膨らませた状態で再度CT撮影した。この二つのCTデータから作成した骨格3Dモデルを用いて，肺内部の空気の有無に伴う肋骨の動きを計測した。この結果，主としてマウスとメガネカイマンは肋骨の基部を軸に肋骨が回転し，胸郭容積が拡大しているのに対して，ヤモリでは肋骨の基部が椎骨との関節面をスライドすることで胸郭容積が拡大していることがわかった。これらの違いは肋骨基部の形態の違いが影響している可能性がある。本結果を参考に，次年度実施予定の生体実験の結果の解釈を進める。