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進化:鳥類ではない獣脚類恐竜における鳥類型の肺の基本構造と貫流換気機構

Nature 436, 7048 doi: 10.1038/nature03716

鳥類は、頭部より後方の骨格に含気性があり肺気嚢系が骨の中に入り込んでいる点で、現生脊椎動物の中でも特異である。鳥類の呼吸器系には伸縮性の大きい気嚢が含まれており、背側に固定され拡張しない側気管支からなる肺の換気をこれによって行う。尾側に位置する腹気嚢と胸気嚢は鳥類の呼吸ポンプを構成する重要器官であり、これらは肺の貫流換気と吸息時にも呼息時にもほとんど絶え間ない空気流を促し、ガス交換を効率よく行うために最適化された構造であることをはっきりと示している。頭部より後方の骨格の含気性は、鳥類ではない獣脚類恐竜や始祖鳥など多くの絶滅主竜類でも報告されている。しかし、骨の含気性と鳥類の呼吸器の進化との関連性は長い間はっきりしないままであった。今回我々は、現生鳥類との部位特異的な含気性比較解析に基づいて、鳥類ではない獣脚類に頸気嚢と腹気嚢の系が存在し、しかも胸部骨格に鳥類型の呼吸ポンプ機構の先行必要条件が備わっていたことを示す証拠を提出する。獣脚類が早期にこうした系を獲得していたことは、並外れて保存状態のよいMajungatholus atopusの新しい化石標本の調査により実証され、鳥類の遠縁にすぎない分類群にこれらの特徴があったことがわかる。以上を総合すると、これらの特殊化は獣脚類全般に鳥類型の肺の基本構造が備わっていたことを意味し、貫流型の肺換気機構が鳥類に限ったものでなく、獣脚類の一般的特徴の1つである可能性が高いことを示している。

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