四肢動物の前肢骨格形態と運動機能との関係、及び絶滅動物の前肢姿勢復元

四肢動物の仲間はこれまでに多様な運動姿勢や運動機能を獲得してきた。特に前肢の筋骨格形態の多様化が動物の生息域や生活戦略の多様化に大きく貢献してきたことは疑いようがない。本研究では、特に四肢動物の運動機能の進化で主要なイベントとされる「トカゲのように肘を張り出す側方型の姿勢と、一般的哺乳類のように肘を体の下に置く下方型の姿勢の進化」に注目した。姿勢の進化と多様化の過程を解明するためには、まず個々の絶滅動物の姿勢が正しく復元されなければならない。しかし、それらの復元は定量的なデータで示されておらず、力学的・解剖学的根拠にも乏しかったため、例えばトリケラトプス(角竜類恐竜)やデスモスチルス・パレオパラドキシア(束柱類哺乳類)などの絶滅四肢動物の前肢姿勢は研究者の主観に頼ることが多く、結果的に様々な復元仮説が出来上がっていた。この問題に決着をつけるべく、本研究では現生四肢動物すべての主要分類群を対象とした計測を行ない、骨格形態と前肢姿勢の関係を導き出した。本研究では、側方型や下方型の姿勢の違いに伴い、地面からの抗力が肘関節へどのようなモーメントをあたえ、それに対抗して肘関節のどの筋が姿勢維持に重要であるかを予測し、肘関節をそれぞれの方向へ動かす筋のモーメントアームを骨格形態上で計測した。その結果、側方型姿勢、下方型姿勢、そしてナマケモノ類のように地面で体を引きずってあるく這いずり型の姿勢で、それぞれ用いる筋のモーメントアームが発達していることが示された。このことから、絶滅四肢動物の骨格形態の計測に基づいてその前肢姿勢を力学的矛盾もなく、かつ定量的な判別によって復元することが初めて可能となった。本研究成果は今後の古脊椎動物学の復元において重要な根拠を提示するだけではなく、現生動物の生態的な多様性がどのような要因によって生まれているのかを解釈する上でも重要な発見である。

四肢動物の仲間はこれまでに多様な運動姿勢や運動機能を獲得してきた。特に前肢の筋骨格形態の多様化が動物の生息域や生活戦略の多様化に大きく貢献してきたことは疑いようがない。本研究では、特に四肢動物の運動機能の進化で主要なイベントとされる「トカゲのように肘を張り出す側方型の姿勢と、一般的哺乳類のように肘を体の下に置く下方型の姿勢の進化」に注目した。姿勢の進化と多様化の過程を解明するためには、まず個々の絶滅動物の姿勢が正しく復元されなければならない。しかし、それらの復元は定量的なデータで示されておらず、力学的・解剖学的根拠にも乏しかったため、例えばトリケラトプス(角竜類恐竜)やデスモスチルス・パレオパラドキシア(束柱類哺乳類)などの絶滅四肢動物の前肢姿勢は研究者の主観に頼ることが多く、結果的に様々な復元仮説が出来上がっていた。この問題に決着をつけるべく、本研究では現生四肢動物すべての主要分類群を対象とした計測を行ない、骨格形態と前肢姿勢の関係を導き出した。本研究では、側方型や下方型の姿勢の違いに伴い、地面からの抗力が肘関節へどのようなモーメントをあたえ、それに対抗して肘関節のどの筋が姿勢維持に重要であるかを予測し、肘関節をそれぞれの方向へ動かす筋のモーメントアームを骨格形態上で計測した。その結果、側方型姿勢、下方型姿勢、そしてナマケモノ類のように地面で体を引きずってあるく這いずり型の姿勢で、それぞれ用いる筋のモーメントアームが発達していることが示された。このことから、絶滅四肢動物の骨格形態の計測に基づいてその前肢姿勢を力学的矛盾もなく、かつ定量的な判別によって復元することが初めて可能となった。本研究成果は今後の古脊椎動物学の復元において重要な根拠を提示するだけではなく、現生動物の生態的な多様性がどのような要因によって生まれているのかを解釈する上でも重要な発見である。