肉食恐竜における鼻を使った脳冷却システムの進化　――恐竜から鳥への進化における鼻腔サイズとその生理学的機能の変化――

2023-04-13

共同プレスリリース
多田誠之郎（地球惑星科学専攻博士課程／国立科学博物館連携大学院生）
對比地孝亘（地球惑星科学専攻兼任准教授／国立科学博物館研究主幹）

発表のポイント

鳥類を含む爬虫類と哺乳類からなる現生有羊膜類において、内温動物は外温動物と比べて頭部に対して大きな鼻腔を持つことを示し、鼻腔および呼吸鼻甲介の果たす主要な生理学的役割が脳冷却であることを明らかにしました。
また、派生的な獣脚類恐竜類であるベロキラプトルの鼻腔サイズは現生鳥類と比べて小さいことから、脳の冷却機構は現生鳥類ほど発達していなかったことが分かりました。
鼻腔や脳の大きさの進化について新たな知見をもたらす本研究の結果から、非鳥類恐竜類から鳥類へと進化する過程で起きた劇的な頭部形態の変化について理解が進むことが期待されます。

How to cool your brain? These animals use their nose — **ベロキラプトルの頭骨と鼻腔のうち温度調整に関わる部分が存在した領域の立体復元布**

発表概要

東京大学大学院理学系研究科の多田誠之郎博士課程学生と對比地孝亘兼任准教授らによる研究グループは、内温性と外温性^（注1）の現生有用膜類の間で鼻腔サイズを比較することで、鼻腔の主たる生理学的役割が脳冷却であることを明らかにし、さらに派生的な獣脚類恐竜類^（注2）であるベロキラプトルが内温性動物に比べて小さい鼻腔を持つことから、この機能は獣脚類の生き残りである内温性の現生鳥類ほどには発達していなかったことを発見しました。

これまでの研究では、内温性の鳥類と哺乳類だけが呼吸鼻甲介^（注3）を持つ大きな鼻腔を持つことから、鼻腔サイズと代謝様式には何らかの関係があると想定されてきましたが、その詳細は明らかではありませんでした。本研究ではこれら内温性動物と外温性動物について、CTスキャン撮影と鼻腔のデジタル3D構築を行い、それらの大きさを比較しました。その結果、内温性と外温性の動物の間では、頭部の大きさに対する相対的な鼻腔の大きさが有意に異なることが明らかになりました。頭部のサイズは特に脳の大きさと関連することから、鼻腔の主たる熱生理学機能が内温性動物を特徴づける大型化した脳の冷却であると結論しました。

また、本研究の最後では頭骨形態に基づく鼻腔の発達過程の推定も行っており、これらの成果が恐竜類の頭骨変化について今後の新たな議論の端緒となることが期待されます。