の調査結果について 現在の生物学。

「これは、このようなありそうもない出所から採取された美しく、保存状態の良い羽毛であり、古生物学におけるこの大きな疑問の答えに役立つ可能性があることに興奮している」と、新しい論文の筆頭著者であり、シカゴのフィールド博物館の化石爬虫類の学芸員補佐であるジンメイ・オコナー氏は語った。

なぜ一部の鳥は小惑星から生き残ったのか

鳥類は、中生代にわたる深い歴史を持つ恐竜家系図の高度に特殊化された系統です。知られている最古の鳥 始祖鳥約1億5000万年前に生息していました。その後、鳥類は他の恐竜とともにさらに約 1 億年進化しました。

この長い共存関係は、6,600 万年前に小惑星が地球に衝突し、地球規模の大量絶滅を引き起こしたことで劇的に変化しました。ほとんどの鳥類を含め、恐竜のほぼすべての世代が絶滅しました。

しかし、1つの枝は生き残りました。ネオニスとして知られるこのグループは、最終的に今日のあらゆる種類の鳥を生み出しました。

他の鳥や恐竜が姿を消したのに、なぜネオニスが生き残ったのかは、依然として古生物学の永続的な謎の1つである。オコナー氏は鳥の化石研究の説明を探すのに何年も費やしてきた。しかし、その研究は彼を珍しい領域に導きました。それは、糞石として知られる化石化した糞便の中に保存された羽毛です。

「私が知る限り、腐葉土で羽毛を探したり、羽毛を研究しようと考えた人は誰もいなかったので、このプロジェクトは本当に興味深いものでした」とオコナー氏は言う。

モンタナ州で小さな羽根が発見された

この標本は、ワシントン大学バーク博物館のヘル・クリーク・プロジェクト・コレクションの研究科学者兼学芸員であり、論文の共著者であるデビッド・デマリー・ジュニアによって2016年に発見された。デマーさんはモンタナ州北東部でフィールドワークをしていたときに、珍しい岩に注目した。

「化石を集めている岩場で、ゴルフボールの半分ほどの大きさの暗めの赤茶色の塊を見つけた。それを手に取り、手持ちのレンズで表面をスキャンしたところ、すぐに自分が見ているものが信じられなかった。化石化した小さな羽だった。私はクリーク川については慎重ながらも楽観視していた。150年以上の探求の後でさえ、その形成については」と彼は言う。デマール。

研究者らはその後、研究室で化石の組成を分析し、CT画像を使用して内部に何が隠されているかを確認した。 CT スキャンは、何千もの X ​​線を組み合わせて、物体を破壊することなく内部の詳細なデジタル画像を作成します。

「ビルマの琥珀で私が論文のために研究した羽毛の多くよりも保存状態が良かったのですが、これは岩石の中にありました。そして同時に奇妙なことでもありました。糞石かもしれないと思いましたが、それを南カリフォルニア大学の医療キャンパスにあるマイクロCTスキャナーに入れるまでに、それは羽毛で満たされたマットであることが判明しました。」キャロル氏は論文の共著者で、モンタナ州エカラにあるカーター郡博物館の古生物学者である。 「データ処理の各時間で、別の羽毛、別の鱗、別の骨が驚くべき 3D で明らかになりました。3D 羽毛の主な供給源として琥珀鉱山に依存していた者としては、私の州の化石紙からこれほど優れた標本が生成できることは驚きでした。」

古代の潜水鳥の究極の運命

科学者らは糞石の中から数枚の羽、魚の小さな鱗、ヘスペロルニス目の鳥の足の骨を確認した。羽と鳥の骨は両方とも一緒に進化したため、研究者らは羽はおそらく同じ鳥から来たものであると結論付けました。

「ヘスペロルニス目は生態学的にアビに似た水鳥でした」とオコナー氏は言う。 「ほとんどの鳥は飛ぶことができず、その代わりに特殊な脚を使って水中に潜り、魚などを狩っていました。羽毛は水鳥に見られる水中への適応を示していました。」

ヘスペロルニス目は、大量絶滅を乗り越えて生き残り、最終的に現生の鳥類を生み出した系統である新オルニス類の進化上の近縁種でした。しかし、ヘスペロルニスフォームは別の属に属し、ほとんどの鳥類とともに姿を消しました。

「白亜紀に生息していた最も一般的な鳥類は、エナンティオルニス目と呼ばれるグループに属していました。ネオニス鳥の現代の枝はこのグループとは別のものであり、ヘスペロルニス目も同様でした」とオコナー氏は言う。

水だけでは鳥の生存を説明できない

ある仮説では、ネオナイトが生き残ったのは、その多くが小惑星衝突後の破壊から身を守ることができる条件が整った水生環境に住んでいたためであると示唆されています。

ヘスペロルニス形の化石はこの見解を複雑にしています。これらの鳥も水中やその周辺に生息していましたが、その子孫は依然として絶滅しています。これは、生息地だけではネオニスが生き残った理由を完全に説明できないことを示唆しています。

オコナー氏は、もう一つの決定的な違いが、彼らの羽と、その羽がどのように交換されるかに関係があるのではないかと考えています。

「私たちは、これらの鳥が持っていた羽毛の種類や脱皮の方法が、白亜紀末の大量絶滅が選択された主な理由の1つだったのではないかと考えています。基本的に、なぜ一部の鳥が死に、他の鳥が生き残ったのかということです」と彼は言う。

原初の羽と致命的な冬

糞石の内部の羽毛は、ヘスペロルニス型のものとして初めて確認されました。それらの構造は、エナンティオルニチンの殻と現代の鳥類の間のどこかにあるようです。

「これらの潜水羽の一部は現代的で防水性に見えましたが、恐竜やエナンチオルニス類を連想させる、小さく毛羽立った原始的な羽も持っていました」とオコナー氏は言う。

体羽は鳥の体温を保つのに重要な役割を果たします。ヘスペロルニス類とエナンティオルニス類の羽毛がネオニスで見られる羽毛よりも熱を保存する効率が低い場合、この違いは小惑星の衝突後に重要になった可能性があります。

この衝突により、大量の塵が大気中に飛散し、太陽光が減少し、印象的な冬として知られる極度の寒冷期間が引き起こされたと考えられています。より優れた断熱材を​​備えた鳥は、これらの過酷な条件に耐える能力を備えている可能性があります。

ヘスペロルニス類はネオルニチン類にもエナンティオルニス類にも属していなかったため、新たに発見された彼らの羽毛は絶滅パズルのもう一つのピースを提供することになる。

「ヘスペロルニス類は原始的なタイプの羽毛を保持しており、現代の厚い羽毛ほど断熱効果がなかった可能性があり、これがエナンティオルニス類とともに絶滅した理由を説明している可能性があります」とオコナー氏は言う。

捕食者と獲物を観察する珍しい観察

ワシントン大学の教授であり、バーク博物館の古脊椎動物学キュレーターであり、この研究の共著者でもあるグレッグ・ウィルソン・マンティラ氏は、化石の鳥とその羽毛は非常に珍しいため、この発見は特に価値があると述べている。

「鳥の化石はめったに見つかりませんし、羽さえもめったに見つかりません。これは、鳥の生物学のこの重要な側面の進化についての重要な洞察を私たちに与えてくれます。さらに、化石化した大きな恐竜の糞の中で発見されたこれらの鳥の羽は、6,600万年前の捕食者と被食者の相互作用を知るための驚くべき窓を提供します。」

したがって、このパターンには羽の進化以上のものが含まれています。また、恐竜時代の終わりの直前に大型恐竜が何を食べていたかを示す古代の食物網の証拠も保存されています。

化石は過去への新しい窓を開きます

オコナーにとって、この研究はまた、古生物学がいかに探偵の仕事に似ているかを示した。チームは、ほぼ完全な化石化した骨格を扱う代わりに、腐葉土の中に保存されていた小さな断片から物語を再構築する必要がありました。

「私は通常、大きな石の板に保管され、骨格全体、さらには軟組織さえも保存されている岩石を扱っています。それらは私にとって作業を容易にします。しかし、このプロジェクトでは、この糞石とその中身だけを取り出すことができました。そして、これらの小さな手がかりをすべてまとめる探偵のような気分になりました」とオコナーは言います。 「そして、これまで糞石の羽毛を研究した人は誰もいなかったため、これにより研究にまったく新しい道が開かれました。私たちは、羽毛がどのように展開し、羽毛が展開するかという理由から、この研究を検討することを知っていました。これは本当に幸運でした。より多くの科学者がCTスキャンを実行し、羽毛の内部に何があるか調べ始めることを願っています。」

今回の発見は、博物館に保管されている、またはまだ発見を待っている他の化石にも、同様に見逃されやすい脆弱な化石が含まれている可能性があることを示唆している。これらの標本をスキャンすることで、研究者は羽毛、食事、捕食者の関係、先史時代の生態系のその他の詳細を研究する新しい方法を得ることができます。

この研究は、Jingmai O’Connor (フィールド博物館)、David DeMarie Jr. (バーク自然史文化博物館/ワシントン大学)、Nathan Carroll (カーター郡博物館)、Karen Chin (コロラド大学ボルダー校)、Michael Holland (バーク自然史文化博物館およびバーク博物館、ワシントン大学自然文化博物館) によって寄稿されました。シカゴ）、クリスチャン・クーパー（野外博物館）、ペイチェン・クオ（中国科学院脊椎動物古人類学研究所）、トーマス・トービン（アラバマ大学）、アーロン・セレスティアン（ロサンゼルス自然史博物館）、デイビッド・ベトガー（南カリフォルニア博物館、南カリフォルニアルイビル博物館、アンヘレス郡）、グレゴリー・ウィルソン・マンティラ（バーク自然博物館）文化史、ワシントン大学）。