私は食べるために76日ごとに歯を変えています

私たち人間にとって歯が重要であることは自明です。歯の状態が悪いと、熱いもの、冷たいもの、酸っぱいもの、甘いものなど、何でも食べることができません。細菌が繁殖して健康に影響を与える可能性もあります。さらに、私たち人間は一生のうちに一度だけ歯が生え変わります。子供の頃に永久歯が生え変わった後、歯に問題があった場合、既存の歯を修復して交換することしかできず、痛みを伴い、費用もかかります。

しかし、一部の動物、特に一部の恐竜は、数ヶ月ごとに口の中の歯が生え変わるため、このような心配はありません。

国際学術誌「PeerJ」に掲載された最近の研究によると、1億年前に河南省如陽に生息していたティタノサウルス類は平均76日ごとに歯が生え変わっていたことが判明した。

この写真は、ティタノサウルス類恐竜の一種である巨大なルヤンゴサウルスを示しています。参考文献[3]

歯は76日ごとに入れ替わります。

食べるものではありません。

如陽のティタノサウルスは草食ではあるが、「菜食主義者」ではない。大きさで言えば、世界最大の恐竜の一つである。このような大きなサイズを維持するのは簡単ではありません。彼らは毎日たくさんのシダや裸子植物を食べなければなりません。これらの硬い食べ物は彼らの歯に大きな摩耗を引き起こします。体格を維持し、摩耗した歯が食事に与える影響を避けるために、このタイプのティタノサウルス類恐竜は「76日ごとに歯を交換する」能力を進化させました。

河南省自然史博物館、中国科学院古脊椎動物学・古人類学研究所、英国バーミンガム大学の研究者らは、ティタノサウルス類の左下顎前部の化石を研究することで、この恐竜がどのようにして歯を生え替えたのかという秘密を発見した。このティタノサウルスの左下顎の部分化石は、2008 年に河南省如陽で発見されました。 |参考文献 [1]

研究者たちは、ティタノサウルス類にとって「大きくなる」目的の一部は、天敵と戦えるようになるためだったと推測している。

カルカロドントサウルスは、ティタノサウルス類恐竜が対峙しなければならなかった恐ろしい天敵の 1 つでした。化石標本が発掘された場所で、研究者らは鋭いカルカロドントサウルスの歯の化石も多数発見した。カルカロドントサウルスはティラノサウルスと同じくらい凶暴な肉食恐竜の一種です。ティタノサウルス類や他の動物を捕食し、当時の食物連鎖の頂点に君臨していました。このような状況下で、河南省如陽盆地に生息するティタノサウルス類恐竜は、危険な白亜紀をよりよく生き延びるために、「竜の数が多いほど強くなる」という信念のもと、絶え間なく食べ、より大きく強くなり、群れをなして生活することを選んだ。

この標本は河南省の如陽盆地で発見されたカルカロドントサウルス類の歯です。歯冠の高さは7cmで、カルカロドントサウルスの最大の上顎歯とほぼ同じ大きさです。歯の端には鋭い鋸歯があります。 |参考文献[2]

ちょっと待ってください、ここで質問です。歯がそんなに頻繁に入れ替わるなら、きちんと食べられない日が数日あるのではないでしょうか？

心配しないでください。ティタノサウルスには解決策があります。頻繁な歯の交換が食事に影響するのを避けるために、彼らは特に巧妙な間隔の歯の交換パターンを発達させました。つまり、歯槽 1 つおきに 1 本の歯を交換するのです。この歯の交換に関する古代の秘密は、化石標本に隠されています。

数十億年後、人間の研究者がこれらの歯の化石を研究したところ、最初の 5 つの歯槽に代わりの歯、つまり恐竜の代わりの歯が含まれていたことが分かりました。これは、ティタノサウルス類が歯を複数回交換する能力を持っていたこと、そして歯の交換パターンが典型的な間隔交換であったため、新しい歯を交換しても食事に影響がなかったことを示しています。

標本の3Dレンダリング。4つの異なる成長・発達段階にある入れ歯を示している。例えば、最も短い歯は第1段階、最も長い歯は第4段階にある。参考文献[1]

標本の 3D 視点から見ると、歯が急速に成長していることがわかります。これらの入れ歯の長さから、明らかに 4 つの異なる成長と発達の段階にあることがわかります。ステージ 1 からステージ 4 にかけて、長さは平均で約 20 mm 増加します。しかし、歯の幅はわずかに広がっただけなので、 「背が高くなるだけで太くならない」恐竜の歯だと言えます。

76日は速いわけではなく、平均的な日数です

ティタノサウルス類は76日ごとに歯が生え変わるが、これは人間よりもはるかに速い。しかし、恐竜の仲間の中では、この速度は平均的であるに過ぎない。

これまでの研究によれば、カマラサウルスが歯を再生するのにかかったのはたった62日だったが、ティタノサウルス類の後の系統であるロックヘルミンスは20日ごとに歯を再生することができた。もちろん、歯が生え変わるのに83日かかるブラキオサウルスや、98日かかるマメンチサウルスなど、ティタノサウルス類よりも成長が遅い恐竜もいます。

恐竜の歯の置換率は進化の系統によって異なり、獣脚類のアベリサウルス科、鳥盤類のハドロサウルス科、そして後期に多様化したティタノサウルス類では歯の置換率がますます速くなっている。

したがって、歯の交換率は、動物の進化上の位置と近縁性をある程度反映していると考えられます。進化の段階が異なるティタノサウルスは、それぞれ異なる時代に生息しており、当時の植物相、つまりティタノサウルスの食料源も異なり、それに応じて歯の構造も変化しました。世界中で発見されたティタノサウルス類の歯の研究結果によると、原始的なティタノサウルス類ほど歯の交換速度が遅いことがわかった。

1億年前の歯のCTスキャンを撮る

1億年以上前に絶滅した巨大恐竜が歯が生え変わるのに何日かかりましたか？現代人はどうやって知るのでしょうか？実は、これはCT （コンピューター断層撮影）スキャンです。先ほど見た歯の3D透視画像はこのようにして得られたものです。

研究者らは、このティタノサウルス類恐竜の左下顎の部分化石にCTスキャンを実施し、各層の3次元（冠状、矢状、横断）スキャン画像を取得し、無傷の歯の長さに基づいて歯の形成時間と交換率を推定しました。

カマラサウルスの歯のスライスの増分線データから導き出されたアルゴリズムに基づいて、研究者たちはこの標本の歯が形成された時間（日数）を計算することができます。つまり、y=-0.0078x2 + 2.6771x + 109.44です。ここで、xは歯の長さ、計算されたyは歯が形成された時間です。歯の形成時間から、歯の交換率、つまり特定の歯槽内の歯を交換するのに必要な時間を計算できます。同じ歯槽内の隣接する2本の歯の年齢を差し引いた日数が、この歯槽の歯の交換率となります。 3つの肺胞の平均交換率は76日です。

歯の交換率は、古い歯の年齢から新しい歯の年齢を引くことで計算できます。たとえば、図の歯 1 の年齢 (日数) から歯 2 の年齢 (日数) を引いた値です。参考文献[1]

歯は動物の体の中で最も硬い部分であり、骨よりも厳しい保存環境に耐えることができます。それらは古生物学研究にとって重要な資料の一つです。小さな歯には、歯の持ち主に関する小さな記録が残されています。大きな恐竜だったかどうか、どんな食物を食べていたか、どのように食べたかなどです。歯のさまざまな特徴に基づいて、研究者は歯の持ち主の生活習慣や生活環境までさらに理解することができます。

今回研究された恐竜の下顎骨の歯は、恐竜科における歯の所有者の系統学的位置を決定するために使用できる。歯の形状、大きさ、交換歯の数、その他の特徴を分析すると、この歯の持ち主は、初期に分化した非岩石ヘルメット恐竜のティタノサウルス類に属する可能性がある。

地元の視点から見ると、河南省如陽で白亜紀前期のアプチアン期からアルビアン期にかけてのティタノサウルス類恐竜4体が発見されており、それぞれ如陽黄河竜（2007年）、如陽巨大竜（2009年）、石家溝仙山竜（2009年）、如陽雲夢竜（2013年）となっている。それで、この下顎骨の化石はどの恐竜のものだったのでしょうか?

現時点では、研究者たちはこの歯の持ち主が具体的にどの恐竜種に属するのかは分かっていないが、この歯の持ち主はおそらくシアンシャノサウルスに最も近い種であると考えられる。

河南省自然史博物館恐竜館に展示されている標本と3Dカラー透視模型です｜著者提供

これは白亜紀前期の如陽ティタノサウルス類恐竜群から歯が付いた頭蓋骨が発見された初めての事例である。歯の分析は、私たち人類がティタノサウルス類恐竜の歯の交換の秘密を理解するのに役立ち、また、汝陽ティタノサウルス類動物相に対する理解を深めるのに役立ちます。現代人は小さな歯を通じて古代についての手がかりを発見することができますが、哺乳類と比較すると爬虫類の歯の成長に関する研究ははるかに少ないです。今回、研究者たちは爬虫類の歯がどのように成長するかという巨大なパズルの小さなピースを組み立てた。

[1] Chang H, You HL, Xu L, Ma W, Gao D, Jia S, Xia M, Zhang J, Li Y, Wang X, Liu D, Li J, Zhang J, Yang L, Wei X. 2021.中国中部の白亜紀前期のRuyang盆地から発見された竜脚類恐竜の歯の交換率は比較的低い。ピアJ 9:e12361 http://doi.org/10.7717/peerj.12361

[2] Junchang Lü、Li Xu、Hanyong Pu、Songhai Jia、Yoichi Azuma、Huali Chang、Jiming Zhang、2016年。中国河南省如陽市における白亜紀前期後期のカルカロドントサウルス科の歯の古地理的意義。歴史生物学、28(1-2)、8–13。 http://dx.doi.org/10.1080/08912963.2014.947287

[3] Pu Hanyong、Lü Junchang、Xu Li、Zhang Jiming、Jia Songhai、2014 年。『巨大な龍が現れる: 巨大な睿陽龍の記録』、河南人民出版社、136-137 ページ。

著者: チャン・フアリ

編集者: タオル、モルト・ヤン

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