Changes in limb posture with body size in sprawling quadrupeds: implications for the evolution of body size

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アメリカン・アリゲーターをモデルとして，這歩き→直立姿勢進化のバイオメカニクスを研究した．這歩き動物における姿勢と体サイズの関連性を探るため，幼体～成体を用いて，四肢キネマティクスと床反力の比較，および筋骨格モデル作成を進めた．英国王立獣医大学を拠点とし，アメリカンアリゲーターのCT及びMRIスキャンデータをもとに，四肢の骨格形態と筋肉の走向を反映した筋骨格モデルを構築した．既にプロトタイプのモデルを完成させたため，今後はこのモデルのスケール比を変えて微調整し，取得済みであるワニの運動時の三次元動作を組み込むことで，関節毎のモーメントや骨内のひずみ解析を進めていく．2022年4月には，米国フロリダ州セントオーガスティン・アリゲーターファームにて体長2m以上の成体アリゲーターを用いて歩行測定を行った．動作解析の結果，アリゲーターの歩行時の歩容や四肢姿勢が体サイズによって変化し，特に大型個体は体重支持の負担を減らすように直立気味の姿勢を採ることを突き止めた．体サイズ依存の四肢姿勢の変化は，哺乳類や鳥類にも見られることから，陸上歩行の機械的制約と関連する可能性がある．また，アリゲーターの体の重心は，体サイズの増加に伴って後方に移動し，後肢の相対的な床反力が増大していた．一方で，体重に対する体積比では，前肢の成長が後肢よりも早く，体サイズ依存の床反力の変化と一致しなかった．これは，前肢筋の活動量が，発揮筋力や仕事量の限界に近いため，大型アリゲーターが後肢よりも前肢の筋量増加を優先させていることを示唆する．