恐竜は暑かったのでしょうか？

「恐竜の謎」は、「恐ろしいトカゲ」の秘密の側面と、古生物学者が夜も眠れないほど悩まされているあらゆる疑問を掘り下げます。

恐竜の体温を昔ながらの方法で測るには、6600万年以上も遅すぎます。古生物学者は、一部の動物学者がワニの体温を追跡するために行ったように、ティラノサウルス・レックスを麻酔し、ワックスで密封した温度計を恐竜の体内に残すことはできません。専門家は、非鳥類型恐竜は体温が周囲よりも高く、活発で成長の早い生き物だったと考えていますが、恐竜生理学入門は、依然として答えよりも疑問の方が多い科目です。それらの答えは、恐竜が毎日どれくらいの食事を必要としたかから、北極の森林から焼けつくような砂漠まで、さまざまな環境にどのように耐えたかまで、あらゆることを明らかにする可能性があります。

古生物学者は、恐竜が温血動物だったか冷血動物だったかについて、長年にわたり議論を重ねてきた。19^世紀後半には、恐竜は機敏で、生涯の大半を移動しながら生きていたと的確に推測した学者もいた。その推測は、シャベルのようなくちばしを持つハドロサウルス・フォルキや鋭い歯を持つティラノサウルスのドリプトサウルス・アキルンギスなど、先史時代の爬虫類の四肢の比率に一部基づいていた。この比率から、これらの動物は、巨大な蛇行するトカゲではなく、忙しく動き回っていたことが示唆された。しかし、古生物学の分野が進化論の問題に焦点を移すにつれ、研究者は、奇妙で時には不可解な恐竜よりも、豊富で馴染みのある化石哺乳類に興味を持つようになった。古生物学者が恐竜が熱く動いていたという考えを再考したのは、1960年代後半になってからで、ジュラシック・パークのヴェロキラプトルのモデルとなったデイノニクス・アンティロプスが発見されてからだった。この論争は今でも続いている。

もちろん、そもそもこれは簡単な質問ではありません。温血動物か冷血動物かという考え方、つまり生理学的プロファイルのどちらか一方を選択するという考え方は、かなり間違った概念であり、生物の体温に限定されており、代謝や生理学がどのように体温を調節するかについては考慮されていません。太陽が昇る砂漠で走り回るトカゲを考えてみましょう。トカゲは「冷血動物」、つまり動物学者が外温動物と呼ぶ動物であるため、体温は周囲の環境に応じて変化します。つまり、この爬虫類は朝の涼しい時間帯には動きが鈍くなりますが、太陽がそのとげとげした小さな体を温めると、はるかに活発になります。体温がほぼ一定で高い状態を維持する「温血動物」または内温動物である人間は、太陽の下で解凍する必要はありませんが、過熱したり、適切に機能できる狭い温度範囲を超えないように注意する必要があります。

そして、その中間の動物もいます。ホホジロザメなど、一部の動物は、周囲の海水よりも体温を高く保ちますが、それでも暖かい水と冷たい水の間を移動すると、体温が大きく変化します。また、毎日冬眠状態になる有袋類もいます。冬眠状態とは、完全に目が覚めているものの、エネルギーを節約するために身体活動を休止する期間です。たとえば、プラニゲールと呼ばれるトガリネズミのような小型動物の研究では、体温が 1 日最大 12 時間、少なくとも 6°F 低下することが分かりました。

曖昧な点もあるが、熱やそれに関連する身体機能の管理に影響する生物学的要因はいくつかある。そのうちの大きな要因は質量のようだ。1946年、古生物学者のエドウィン・コルバートとその同僚はワニに対して一連の残酷な実験を行った。ワニを尻尾を引きずる恐竜のような姿勢にした装置で直射日光にさらしたのだ。体積と表面積の関係により、大型のワニは体温の変化が緩やかだったが、小型の研究対象動物は体温調節が難しかった。容赦ない太陽の下で熱くなりすぎて死んだものも数匹いた。しかし、この研究やその後に行われた多くの研究から、質量が大きいほど体温の変化が緩やかになり、大型動物は快適に過ごすために熱を得たり放出したりする戦略を採用する必要があることがわかった。

恐竜は、現代の動物と同様、おそらくひとつの標準的な生理学的プロファイルを共有していなかった。結局のところ、恐竜という言葉は、2億年以上前から存在し、形も大きさも異なる、今も生き続けている巨大な動物のグループを包含している。しかし、トリケラトプスやアロサウルスのようなはるか昔に絶滅した種の体内サーモスタットを調査するために、古生物学者は創意工夫を凝らさなければならなかった。

研究者の中には、恐竜の体温を化石の骨から直接測ろうとした者もいる。生物は水を飲むときに酸素同位体を摂取する。酸素は骨や歯に取り込まれるため、その地球化学的特徴は体温によって変化する。1994年の研究では、この手法をT・レックスに適用した結果、恐竜の酸素同位体は恒温動物（通常は体内で熱を生成することでほぼ一定の体温を維持する動物）のものに似ているという結論に達した。しかし、他の専門家はこの結果に疑問を呈し、その後の分析で、 T・レックスは体内で熱を生成していたものの、現代のホホジロザメのように体温が変動していた可能性があると提唱された。

恐竜の骨格の微細な詳細を解釈することも困難である。なぜなら、専門家たちは生理機能が現生動物の骨の成長にどう影響するかをまだ研究している最中だからである。多くの古代爬虫類の化石には、生物が定期的に成長を停止したときにできた成長停止線（LAG）が見られる。これらの骨の輪はかつて、多くの現生爬虫類のように非鳥類型恐竜が定期的に成長を停止し、したがって冷血動物だった可能性があることを示す兆候と考えられていた。しかし、2012年の研究では、現生哺乳類は、食料が少なく急成長することが最善の選択肢ではない寒い季節に骨にLAGを形成することがわかった。それでも、恐竜の成長率に関するさまざまな研究では、一般的に「恐ろしいトカゲ」は現生爬虫類よりも速く、現生哺乳類に匹敵する速度で成長したことがわかっている。しかし、その相関関係は、科学者が化石から探し求めてきた詳細な情報よりもあいまいである。

古生物学者たちは体温の全体像を解明しようと、今もさまざまな手法を使って手がかりを集めている。2022年のある研究では、動物の代謝の手がかりとなり得る、恐竜の骨に保存された代謝ストレスの生物学的マーカーが調べられた。ティラノサウルスやブラキオサウルスのようなビッグネームは、今日研究されている内温動物に近いが、ステゴサウルスやトリケラトプスなどは内温動物の祖先から進化したものの、より外温動物に変わったようだ。一方、ブラキオサウルスのような首の長い恐竜が生息していた場所を調べた別の分析では、これらの恐竜は寒冷な極地環境に生息したことはなかったことが示されており、体温が変動しやすく、肉食獣脚類のように寒さに耐えられなかったことを示唆している。つまり、入手可能な証拠はまだ明確な答えを提供していないのだ。

幸いなことに、恐竜の完全な再考の瀬戸際にいるわけではない。専門家は、中生代のお気に入りの動物が角を突き合わせ、顔を噛み合い、巣穴に隠れた獲物を掘り、時には社会的なグループで行動するなど、行動的に複雑な動物であったことを示す証拠を数多く発見している。恐竜は一般的に成長が早く、何らかの方法で体温を高く保ち、そのために大量の食物を必要とした。不明なのは具体的な詳細であり、現在生きている哺乳類や鳥類の2種間の違いと同じくらい、恐竜の2種間の違いもあるかもしれない。

ライリー・ブラックのコラム「恐竜の謎」をお楽しみいただけたでしょうか。次回の記事は 7 月に PopSci+ でご覧ください。