Research press release

【動物学】裏返しになったカメが自力で元に戻る時に甲羅の形が役立つ

Scientific Reports

Zoology: Shell shape helps tortoises get back on their feet

裏返しになったガラパゴスゾウガメが自力で元の姿勢に戻るために要するエネルギーの量は、甲羅の形状に左右されることを報告する論文が、今週掲載される。自力で元に戻る能力の改善への選択圧がかかったことが甲羅の形状が進化した一因だと論文著者は考えている。

ガラパゴスゾウガメの甲羅は、主にドーム型と鞍型の2種類で、ガラパゴス諸島で複数回進化した。この甲羅は、一般に生息地によって種類が異なっており、鞍型のゾウガメの方が乾燥した低地環境を占有し、ドーム型のゾウガメの方は湿度が高く気温の低い高地を生息地としている。甲羅の形状は、独特の採餌ニッチに適応したものとする学説が提唱されているが、甲羅の形状が多様化した原因の1つとして自己復元力のちがいも考えられる。ガラパゴスゾウガメは、通常、でこぼこした表面を歩き、ひっくり返ったり、溶岩の割れ目に落ちたりすることが多いため、自己復元に時間がかかると死の危険が増す。

今回、Ylenia Chiariたちの研究グループは、ドーム型(3種)と鞍型(2種)のガラパゴスゾウガメ(合計89頭)の甲羅の三次元再構成を行った上で、(鞍型のゾウガメとドーム型のゾウガメの体内構造に差がないという前提で)2頭の生きたドーム型ガラパゴスゾウガメの質量中心を測定して、自己復元力を比較した。Chiariたちは、甲羅の形状に基づいたモデルを使って、鞍型のゾウガメの方がドーム型のゾウガメよりも自己復元に成功するために要するエネルギーの投入量が多いことを明らかにした。鞍型のゾウガメは、頭を地面に垂直に押しつけてから脚を素早く上下させて元の姿勢に戻るが、ドーム型のゾウガメは、脚と頭を動かして十分な勢いをつけたうえで元の姿勢に戻るのだ。Chiariたちは、鞍型の甲羅の形状に関連したいくつかの形質が進化して自己復元が容易になった可能性があると考えている。

The different shell shapes of Galapagos giant tortoises affect the amount of energy the animals require to self-right after falling on their backs, according to a study in Scientific Reports. The authors suggest that the evolution of shell shapes may have been partly driven by pressures to improve the ability to self-right.

Galapagos giant tortoises have two main shell types, saddleback and domed, that have evolved multiple times on the archipelago. The different shell types generally occur in different habitats, with saddleback tortoises occupying drier and lower elevation environments, whereas domed tortoises are found in more humid, colder and higher elevation habitats. It has been proposed that the shapes are adaptive for distinct feeding niches; however, varying self-righting performances may also be a driver of shell-shape variation. Galapagos giant tortoises commonly walk on irregular surfaces and often fall on their backs or in crevices between lava rocks and delays in self-righting may therefore increase their chance of mortality.

Ylenia Chiari and colleagues created 3D reconstructions of the shells of 89 Galapagos giant tortoises from three domed and two saddleback species. They then determined the centre of mass for two live, domed, Galapagos giant tortoises (assuming the internal anatomy of saddleback and domed tortoises is not different) to compare self-righting potential. The authors found that, in their models based on shell shape, saddleback tortoises require a higher energy input than domed species to successfully self-right. Saddleback tortoises self-right by vertically pushing their head on the ground and then bobbing their feet, whereas domed tortoises rely on moving their feet and head to gain sufficient momentum to self-right. The authors suggest that several traits associated with the saddleback shell shape could have evolved to facilitate self-righting.

doi: 10.1038/s41598-017-15787-7

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