バイオメカニクス：羊膜類のステムグループに属する種のロコモーションのリバースエンジニアリング
Nature 565, 7739 doi: 10.1038/s41586-018-0851-2
絶滅した脊椎動物のロコモーションの再構築は、純古生物学的な手掛かりをもたらすとともに、脊椎動物の進化における主要な移行について概念を得るのに役立つ。しかし、化石種の移動運動行動の推定は、保存されている情報に限りがあり、形態と機能とが直接的に対応付けられていないため、いまだに困難である。陸上における高度なロコモーション、すなわち、無羊膜類である初期の四肢類に想定されるものに比べてより直立的でバランスが取れ、機械的に省力化されたロコモーションの進化は、これまで羊膜類系統の陸生化および多様化と結び付けられてきた。羊膜類のステムグループの移動運動特性の複数の定量的方法に基づく再構築は、我々の知る限り、これまで試みられたことはない。従来の方法は、解剖学的特徴のみ、生痕化石に保存された不明瞭な移動運動情報、あるいは移動運動力学に関する不明確なモデリングに依存してきた。今回我々は、全身の完全な化石が行跡（連続した足跡）の化石を伴って保存されている、羊膜類のステムグループの一種Orobates pabstiについて、その歩様として妥当なものを定量的に調べた。足跡に一致する有力な歩様を再構築して、以前、羊膜類のクラウングループの多様化と結び付けられた移動運動特性がOrobatesに認められるかどうか検討した。我々の統合的な方法では、現生四肢類にも当てはまるような、生物力学的に意味のある指標から導き出された制約を用いている。今回の枠組みでは、現生の4種に関する移動運動力学のin vivo評価を用いて、解剖学的な情報を組み込んだOrobatesの運動学的シミュレーションを導き出すとともに、動的シミュレーションおよびロボティクスを用いて、妥当な歩様に関するパラメーター空間を絞り込んだ。この手法は、異なる形態、歩様、足跡を有する現生の2種を用いて確認された。得られた指標は、Orobatesがより初期の四肢類にこれまで想定されていたものよりも高度なロコモーションを行っていたことを示しており、これは、陸上での高度なロコモーションの進化が羊膜類のクラウングループの多様化に先行したことを示唆している。今回のシミュレーションに制約を与えたフィルターの探索については、付随のウェブサイトで公開されており、新たなデータ、仮定、または方法を用いて我々の手法の見直しが可能である。
