我々はみんなトカゲ人間なのか？ 「這う」ことから哺乳類への進化について語る: 哺乳類

文/ゆゆ

中生代というと、私たちの頭の中には爬虫類が繁栄している光景が浮かびます。空を飛ぶ翼竜、地を走る恐竜、海を泳ぐ魚竜、首長竜、モササウルス、川や湖に潜むワニ…。美しく広い地球の舞台には爬虫類の主要メンバーがひしめき合い、私たち哺乳類の入る余地はないようです。

恐竜に支配された哺乳類

しかし驚いたことに、中生代の哺乳類は単調ではなく、私たちが想像していたよりもずっと多様でした。中生代のこれらの先駆者を理解するには、まず哺乳類の始まりから始めなければなりません。

哺乳類とは何ですか？名前が示すように、哺乳類は哺乳類の構造を持っていますが、まだ真の哺乳類ではありません。哺乳類の最も基本的な解剖学的構造は、下顎が歯骨という 1 つの骨のみで構成され、歯骨鱗状骨関節を介して頭蓋骨に接続されていると考えられています。爬虫類の下顎は複数の骨で構成されており、下顎は関節骨（方形骨）を介して頭蓋骨に接続されています。触ってみると、人間の顎の骨は一体であるのに対し、爬虫類の顎には複数の骨があり、飲み込むときに左右に分離できることがわかります（ヘビなど）。

分類学者の中には、真の哺乳類は現生哺乳類の最も最近の共通祖先である「クラウングループ」とその祖先の子孫すべてからのみ構成されていると考える者もいる。この定義によれば、最も原始的な哺乳類は単孔類（カモノハシ）です。いくつかの化石グループは、哺乳類の王冠グループに属していなくても、すでに単一の下顎を持っており、私たちはそれらを哺乳類型と呼んでいます。したがって、哺乳類は、哺乳類の祖先から真の哺乳類への進化の過程における過渡的なグループです。

哺乳類の系統分類: 赤いボックスは哺乳類、青いボックスは真の哺乳類を表す

最も古い哺乳類のような祖先は単弓類でした。単弓類はかつては哺乳類のような爬虫類と呼ばれる爬虫類のグループと考えられていましたが、これは伝統的な進化論的分類学派が単弓類の形態と構造が爬虫類に似ている、つまりまだ「爬虫類」の進化段階にあると信じていたためです。

しかし、現代の体系的分類学では、単弓類は現存する爬虫類とは遠縁であり、哺乳類と進化の分岐を形成すると考えられており、そのため爬虫類の範囲から除外されています。単弓類は実際には爬虫類の特徴を持つ哺乳類の祖先です。

初期の文献にまとめられた哺乳類と爬虫類のいくつかの違い。図に示された爬虫類は実際には単弓類である

単弓類はかつてペルム紀に優勢な陸生哺乳類であったが、ペルム紀末期の大量絶滅により単弓類帝国は崩壊した。爬虫類は台頭の機会を捉えて急速に地球を占領し、一方で単弓類の残りのキノドン類は地中に潜ることを余儀なくされ、かつての王族は不可触民の最下層階級となった。

クリプトコイドン、モルガヌコドン、メガロドン、シノスピノドンを含むキノドン類が最も初期の哺乳類のような動物に進化したのは三畳紀後期でした。彼らの繁殖方法は、やはり卵を産むことです。彼らは子孫に母乳を与えることができますが、この授乳方法は非常に原始的です。母親は乳腺が発達しておらず、汗腺からのみ母乳を分泌することができます。子熊は母親の体から流れ出る乳を舌で舐めなければなりません。

有羊膜類の進化樹: 爬虫類と単弓類の違いと、私たちの祖先がトカゲのような生き物から現在の私たちに進化した様子を示す図

当時、哺乳類は敵を避けるために地下の洞窟に住んでいました。他の動物との競争を減らすために、彼らは夜間に移動して食料となる昆虫を探すことを選択しました。このため、哺乳類の夜間視力はますます強くなり、一方で色覚はますます弱くなっています。今日でも、私たち人間に代表される霊長類を除いて、多くの哺乳類は赤緑色盲であったり、白黒しか見えなかったりします。

夜間に活動する場合、視覚の役割は限られ、聴覚が特に重要になります。そのため、哺乳類は聴覚器官を強化してきました。単弓類は爬虫類と同様に、片側に耳小骨が 1 つしかありませんが、哺乳類には 3 つあります。両側にある2つの追加聴骨はどこから来るのでしょうか?

先に述べたように、哺乳類の最も重要な特徴は、歯骨と鱗状骨で構成される下顎関節であり、哺乳類の祖先である単弓類や現代の爬虫類の関節骨である方形関節に代わるものです。単弓類から哺乳類への進化の過程で、方形骨と関節骨は役に立たなくなり、徐々に退化して耳の方へ移動し、最終的に耳小骨の一部へと進化しました。

この変化は哺乳類から始まりました。しかし、原始的な哺乳類の関節骨である方形関節は現在でも残っていますが、後の哺乳類では完全に消滅しました。これら 2 つの骨は下顎から完全に分離され、中耳に移動されました。

哺乳類と爬虫類の耳の部分の比較

モルガノドンを例に、初期の哺乳類の特徴を分析してみましょう。モルガヌトドンは三畳紀にイギリスに生息していた。メガロドンと同じ目に属し、昆虫を餌とします。ペルム紀の単弓類と比較すると、モルガヌコドンは哺乳類の特徴である歯の分化がより顕著である。爬虫類の歯は分化せず、すべて同じ形をしていることがわかっています。モルガヌコドンは前歯を使って獲物を捕らえて殺し、その後、後列の3つの尖頭の頬歯を使って獲物を砕いた。

モルガヌコドンの歯は噛む能力があったが、顎を上下に動かして噛む現代の哺乳類とは異なり、モルガヌコドンは顎を前後に動かして噛んでいた。

さらに、モルガヌコドンは完全に発達した二次口蓋を持っていました。二次口蓋は舌の上にある骨質の硬口蓋です（人間にも二次口蓋があり、舌を突き出して舐めることができます）。その機能は鼻腔と口腔を分離し、哺乳類が咀嚼と呼吸を同時に行えるようにすることです。この構造は、咀嚼しない爬虫類にとってはオプションですが、哺乳類にとっては必須です。

モルガヌコドンの歯

モルガヌコドンの犬歯は複数回生え変わる可能性があったが、奥の頬歯は現代の哺乳類と同様に、生涯に一度だけ（乳歯から永久歯へ）生え変わった。同時に、より原始的なシノスフェノドンは、現代の爬虫類と同様に、生涯を通じて何度も歯が生え替わりました。

モルガヌコドンの腹肋骨は退化しており、腰椎が上下に動くためのスペースが広くなり、さまざまな隙間で腰椎が自由かつ柔軟に動くことが可能になった。同時に、彼らは細い手足を持ち、後肢はすでに哺乳類の特徴を獲得しており、直立歩行を示し、素早く走ることを可能にし、獲物を追いかけたり天敵を避けたりするのに役立ちますが、前肢はまだ元の這う姿勢を保持しています。

夜行性で穴を掘る性質のため、モルガヌコドンのサイズは小型化の傾向にあり、成長が制限されていた可能性があります。さらに、解剖学的分析に基づいて、この動物は内温性であるため、代謝率が高く、温血動物であることがわかります。これらは哺乳類の特徴であると考えられています。

モルガヌコドンの復元

ジュラ紀に入り、三畳紀の終わりに再び大量絶滅が起こりました。ワニの遠い親戚であるラウイスクスが衰退し、哺乳類とともに最下層で奮闘していた恐竜が浮上し、地質学史上有名な恐竜時代が到来した。初期の哺乳類の中には、アカゲザル、柱状歯を持つ獣、巨大な頭蓋骨など、より進化した種が出現した。

1. 泥棒獣

泥棒獣の臼歯は、縦に並んだ2列の咬頭を持ち、上下の臼歯が互いに噛み合う。予備的な粉砕機能があり、現生哺乳類のくさび形の臼歯に多少似ています。科学者たちは、この恐竜が植物の種子や葉を餌とする最古の草食哺乳類だったと推測している。

このグループの中で最も有名なのはメガロドンです。メガロドンは、地上に生息し、防御のために後ろ足に毒針を持つリスのような生き物でした。比較的小型の神話上の獣や妖精の獣は、前肢に掴む機能を備え、木の葉やイチョウの木を食べ、ジュラ紀にはキツネザルの生態的地位を占めながら、樹上で生活するようになりました。

呂家の神話の獣（上）と宋家の仙獣（下）、趙荘

ジュラ紀後期には、最も初期の哺乳類の空中探検家であるアホドン科のグループが出現しました。これは1億6000万年前に生息していた樹上性哺乳類の一種です。細い手足と、非常に柔軟な足指の骨、そして物を掴む能力を持っていました。この小さな子は登るのがとても上手だったことがわかります。

ツリーシーフの手足と尾の間には巨大な膜があり、この種が強力な滑空能力を持っていることを示しています。これは、昆虫を捕まえたり、イチョウを集めたりするために木々の間を絶えず旅するエルフであると想像できます。危険な天敵に遭遇すると、現代のムササビやフクロモモンガのように、空中に飛び上がり、数十メートル、数百メートル滑空し、遠くにある大きな木に隠れることもある。

金の盗樹獣 趙荘

さらに、デンドロコポサウルスの中耳領域は3つの耳小骨の比較的完全な構造を形成しており、2つの新しい耳小骨が下顎から分離し始めており、これはモルガヌコドンよりもデンドロコポサウルスのより進化した特徴です。しかし、現代の哺乳類とは異なり、ツリーシーフには鼓膜を支える骨が 2 つありましたが、現代の哺乳類には 1 つしかありません。科学者たちは、これが新しい顎関節の形成と咀嚼の発達と大きく関係しているのではないかと推測している。

2. 聖痕

その後、より進化した円柱状の歯を持つ獣が現れました。円柱状の歯の体構造は哺乳類に近く、臼歯の咬頭は以前の哺乳類のように一直線に並んでおらず、小さな咬頭が咬頭の前後に付いて二等辺三角形を形成している。このタイプの歯は、後の研磨用くさび形臼歯の原型です。その動作原理は、上顎の臼歯の歯先が下顎の臼歯の溝にフィットし、それによって食べ物を切ったりすりつぶしたりするというものです。

アカントテリウムの歯

この複雑な歯のおかげで、哺乳類はさまざまな食物を簡単に処理できるようになり、哺乳類の多様な進化の可能性が生まれました。しかし、円柱歯の臼歯はまだ比較的原始的であり、歯先同士の適合度は現代の哺乳類ほど良好ではありません。

ポルトガルのハルダネテウスは、短い後肢とよく発達した前腕を持つ、柱状の歯を持つ陸生動物でした。穴を掘ったり、穴を掘ったりするのが得意でした。その耳には湾曲した蝸牛管が備わっており、哺乳類の耳がさらに発達し、改良されていることを示している。

器用な円柱状の歯は、細く曲がったつま先と、非常に柔軟で曲がるのが得意な足首の関節を持っており、木登りが得意となる特徴を持っています。口の中にはシャベル型の切歯があり、これは樹液を食べる現代の霊長類の特徴と非常によく似ています。そのため、科学者たちは、この動物は爪を使って樹皮を引っ掻き、樹液を吸う動物だと推測しています。

器用な円柱歯（上）と掘削用の円柱歯（下）

掘削円柱歯の爪先は短くなる傾向があり、一部の関節は退化さえしている。足の裏は幅広く平らで細く、前肢は強く、頭は比較的細くて長いです。器用な円柱歯とは全く異なります。穴掘りが得意で、地中で暮らす動物なのかもしれません。

最もユニークな種はカワウソです。カワウソに似ていますが、ビーバーのように平らな尾、水かきのある足、足首の防御用の針、内側に曲がって一直線に並んだ鋭い歯を持つ動物です。カモノハシ、カワウソ、ビーバーを組み合わせたようなこの変種は、泳ぎと穴掘りが得意で、魚を食べるのが大好きな動物だということがわかります。これらの化石は、中生代の哺乳類が実際に多様化に向かって進化していたことを示しています。

カワウソの形をしたタヌキの尾を持つ獣の復元

ミクロコレオドンは哺乳類の進化におけるもう一つの重要な特徴を持っています。単弓類や現生爬虫類の棒状の舌骨と比較すると、ミクロコレオドンの喉の舌骨は鞍状になっており、周囲の筋肉とより多くのつながりができ、咀嚼、伝達、嚥下の効率を高めるのに役立っています。ミクロコレオドンは、鋭い先端と隆起を持つ幅広い臼歯を持ち、おいしい昆虫を効率的に処理することができた。

さらに、鞍型の舌骨には関節が多くあり、舌をより柔軟に動かすことができます。そのため、科学者たちは、この小さな円柱状の歯が、舌を使って母乳を舐めていた初期の哺乳類の生活様式に別れを告げ、今では母親からおいしい母乳を吸えるようになっていると推測している。

3. ギガントサウルス

進化の樹上でさらに上位に位置するハドロコドンは、体長がわずか 3 センチメートルですが、体の大きさに比べて頭が巨大です。したがって、より複雑な情報を処理できる比較的知能の高い動物です。同時に、耳小骨が下顎から分離し、中耳領域が形成され始め、蝸牛構造はスチロドンよりも発達していました。一連の解剖学的特徴は、ギガントピテクスが円柱状の歯を持つ動物と真の哺乳類の中間に位置し、哺乳類形質動物は哺乳類になる一歩手前であったことを示している。

巨大な頭蓋骨の重さはわずか2グラム

霜や露にさらされ、イバラを切り開き、暗い洞窟や険しい樹冠の中で脱出口を見つけようと奮闘し、天敵に狩られるのを避け、単弓類の伝統を今日まで伝えるために奮闘してきたのは、この小さくて取るに足らない哺乳類の祖先たちなのです。明るい太陽の光を浴び、甘い湧き水を飲み、新鮮な酸素を吸い、香りのよい花の香りを嗅ぎ、おいしい果物を味わうとき、私たちは地球の主人のように行動します。しかし、私たちの祖先が暗黒の時代にいかにして常に恐怖の中で暮らしていたかについて考えたことがあるでしょうか?

ある日、すべてが静かになり、夜が更けた頃にゴジラの夢を見たとしても、驚かないでください。なぜなら、あなたの遺伝子は今、恐竜に支配される恐怖と、地下の木の穴に閉じ込められる屈辱を思い出させているからです。