ほんの数個の「卵」が、何十億年もかけて「原点回帰」を促進したのだろうか？

最近、「ナショナル・サイエンス・レビュー」は中国の科学者が主導した恐竜の生殖生物学に関する研究を発表しました。この記事は、貴州省安順市平坡区で発見された、成体の恐竜、恐竜の卵巣、胚などを含む、ユニークな埋没化石群に焦点を当てたものだ。この論文は、新しい竜脚類恐竜である乾隆首虎を報告し、恐竜の皮質卵の起源について、従来の硬い殻の卵や柔らかい殻の卵の起源とは異なる斬新な説を提唱した。

殻が硬い卵？柔らかい殻の卵？革のような卵？卵にはそんなにたくさんのトリックがあるんですか？トリックがあるだけでなく、一見目立たない卵が何十億年もの間多くの人々に「ルーツに戻る」ことを促してきました。すべては殻をむいたゆで卵から始まります...

1. 殻をむいたゆで卵から始めましょう

ゆで卵の殻をむくと、食べられる卵白とカルシウムの卵殻の間に乳白色の膜、つまり卵殻膜があります（鳥の卵は通常 2 層になっています）。この卵殻膜は通常、繊維状のタンパク質でできており、カルシウム卵殻の成長の出発点となります。その後、方解石またはアラゴナイトの結晶が卵殻膜の外層に成長し、胚を保護するために卵の最も外側の硬いカルシウム殻を形成します。

卵殻の基本構造（画像出典：Wikipedia）

通常の意味での軟殻卵は、ヘビの卵やほとんどのトカゲの卵のように、卵殻膜と非常に薄い非晶質カルシウム層（60 μm未満）で構成されています。このタイプの卵殻は靭性に富んでおり、外力を受けると卵殻が曲がったりわずかに折れたりするように見えます。

硬殻卵は卵殻膜と厚い炭酸カルシウム結晶で構成されており、炭酸カルシウム結晶（一般に殻単位と呼ばれる）は特定の形状と配置をしています。硬い殻の破片は比較的大きく、鋭いエッジを持っています。ワニ、鳥、そしてほとんどの恐竜の卵は典型的な硬い殻の卵です。

革のような卵は、その 2 つの中間に位置します。卵殻のカルシウム層はまだ比較的薄く（70〜200μm）、卵殻には一定の靭性がありますが、卵殻の破片の端はより鋭く、殻単位（方解石またはアラゴナイト）の特定の形態をしています。現生動物では、ウミガメ、ワニガメ、一部のトカゲの卵がこのタイプに属します。

軟殻、革質殻、硬殻の卵殻の破損パターン（写真提供：Han Fenglu）

乾隆帝の卵殻には、基底竜脚類の微細構造が最も完全に保存されています。卵殻の微細構造は 2 つの層に分けられます。

乳白色の円錐の内面の方解石は成長核の周囲に放射状に配列している。

外表面の方解石は、密集した柱状の殻ユニットで構成されています。

虎口乾龍の卵殻切片の微細構造とEBSD画像（写真提供：Han Fenglu）

卵殻の微細構造は、白亜紀の硬い殻を持つ恐竜の卵と非常によく似ています。しかし、カルシウム層はまだ比較的薄く、割れ目模様は革質の卵に近いため、乾隆寿虎の卵は革質であると考えられます。卵殻のカルシウム層の出現は恐竜の繁殖にとって大きな意味を持っています。軟殻卵と比較すると、革質卵と硬殻卵の厚くなったカルシウム層と殻ユニットは胚をより保護し、孵化中に卵を外部からのダメージから守り、卵内の水分の蒸発を制限します。同時に、卵殻の気孔構造により、胚の発育中の正常なガス交換が確保されます。

2. 卵の殻: 恐竜の繁殖の「コード」を解読する

有機物で構成された卵殻膜に比べ、炭酸カルシウムの硬い殻は化石の中に保存されやすいため、恐竜の卵の研究において卵殻は通常重要な研究対象となっている。

科学者たちは、形、大きさ、卵殻の模様などの巨視的特徴と、卵殻を構成する方解石結晶の形態、配置、細孔分布などの微視的特徴に基づいて、恐竜の卵化石のサブ分類システムを確立しました。

これを基に、科学者は恐竜の卵殻構造の進化や恐竜の生殖特性と生殖方法を科学的かつ体系的に理解することができます。

さまざまな種類の恐竜の卵の卵殻スライス構造（写真提供：Wu Rui）

もちろん、恐竜の卵の化石のほとんどは、外見や卵殻の破片しか残っていないため、卵生恐竜と直接結び付けることは困難です。骨と一緒に保存された卵の化石がない限り、より具体的には、卵の化石の中に保存された孵化していない胚の卵の化石が発見されます。

3. 古代の生物が「原点回帰」するのを助けた意外な卵

しかし、前者は単なる偶然である場合もあります。例えば、中国河南省の南陽盆地で発見されたモサイケラトプスの化石の隣には卵の巣が保存されていました。その後の卵化石の詳細な調査と、同じ地域での胎児の卵化石の発見により、この卵の巣は大型のカメ（ナンキョウガメ）が産んだものであることが判明しました。

これまでに発見されているのは、トルヴォサウルス、ロウリニャノサウルス、オヴィラプトロサウルス、トロオドントサウルス、ティタノサウルス、ハドロサウルス、テリジノサウルス、プロトケラトプスなど、いくつかの恐竜グループの胚卵だけです。他の恐竜の卵が「原点回帰」するまでの道のりは、まだ長い。

そのため、乾隆帝の成体、卵巣、胚の「三位一体」を保護する独特の埋葬条件は、恐竜の生殖行動を研究するための極めて重要な基礎を提供します。

オヴィラプトロサウルスの胚卵化石（画像提供：ウィキメディア・コモンズ）

鎌状の胚卵の復元（画像提供：ウィキメディア・コモンズ）

乾隆帝の胎児の卵の化石を守る（写真提供：ウィキメディア・コモンズ）

4. 珍しい軟殻卵の化石

硬い殻を持つ恐竜の卵の化石（プロトケラトプスは柔らかい殻を持っていた）に加えて、いくつかの絶滅した動物の柔らかい殻の卵の化石も、独特の埋葬条件により保存されています。

翼竜の卵はアルゼンチン、遼寧省西部、そして私の故郷である新疆ウイグル自治区のハミで発見されています。ハミ地域から発見されたハミプテルスの3D保存卵には明らかな塑性変形による窪みがあり、主にフッ化ア​​パタイトで構成されています。これは、翼竜の卵はおそらく軟殻であり、続成作用の過程でタンパク質殻膜がリン酸化され、非常に薄いカルシウム層が形成されたことを示しています。

さらに、南極地域ではモササウルス類（Antarcticoolithus bradyi）の卵の化石が発見されたほか、中国遼寧省西部ではリコサウルス類の胚卵が発見されており、これらもすべて軟殻卵である。

南極で発見された軟殻卵、Antarcticoolithus bradyi の生態学的復元。モササウルスが産んだと考えられている (出典: Wikimedia Commons)

恐竜の卵の化石には、恐竜の進化、生理、繁殖、さらには絶滅に関する豊富な情報が含まれています。将来的には、乾隆帝のような保存状態の良い標本や新たな技術によって、これらの絶滅した生物に対する理解がさらに深まることは間違いありません。

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著者: 呉睿、中国地質大学（武漢）地球科学学院博士課程学生

査読者: ハン・フェンルー、中国地質大学（武漢）地球科学学院准教授

制作：中国科学普及協会

制作：中国科学技術出版社、中国科学技術出版社（北京）デジタルメディア株式会社