これはおそらく初めて研究された恐竜の脳です。何がわかるのでしょうか?

古生物学者は初めて恐竜の脳の化石を発見したかもしれない。

この小さな化石は、現生の鳥類やワニ類の脳の構造に似ており、2004年に英国の海岸で収集家によって発見された。この化石は、約1億3300万年前の白亜紀前期に生息していた草食恐竜、イグアノドンの近縁種である可能性が高い。

ロンドン地質学会が10月27日に発表した研究論文で、研究者らは化石の内部に血管と、脳を包む髄膜と呼ばれる丈夫な膜の存在を報告している。実際の脳の鉱化組織の破片も内部に存在する可能性はあるが、確実性は低い。

では、最初に発見された恐竜の脳の化石（または少なくとも脳に隣接する膜）は、この恐竜がどれだけ賢かったかについて何を教えてくれるのだろうか？ 科学者たちは、結論を急ぐことには慎重だ。

しかし、だからといって恐竜の頭蓋骨の内部から何も学べないということではありません。

「恐竜は、沼地に生息する鈍感な巨大生物だと私たちは考えていました」と、今回の研究には関わっていないオハイオ大学アセンズの古生物学者ローレンス・ウィトマー氏は言う。この考えは、多くの恐竜が「かなり知的」で、時には社会的な動物だったという、より微妙な見解に取って代わられたと同氏は言う。「私たちが今やろうとしているのは、もう少し詳細な絵を描けるかどうか、つまり、どの恐竜のグループがより高い認知能力を持っていたか解明し始められるかどうかを調べることです」

脳なしで脳を研究する

恐竜の軟組織が保存されていることはまれです。「脳組織は、化石記録の中に見られるとは誰も思っていないものです」とウィトマー氏は言います。「私たちに残されたのは、骨の脳腔からできる限りの情報を少しずつ絞り出すことだけです。」

そこで古生物学者は、頭蓋骨の内部を模したエンドキャスト（頭蓋骨内部の模型）を調べる。エンドキャストの中には、砂や泥が頭蓋骨の開口部に流れ込んで自然に形成されたものもある。また、古生物学者がゴム、シリコン、石膏で作ったものもある。「頭蓋骨は基本的にゼリーの型のような役割を果たします」とウィトマー氏は言う。

現在、研究者はCTスキャンを使用して仮想鋳型を作成しています。これにより、恐竜の脳の大きさや形、および恐竜の種類によって脳がどのように異なっていたかを測定することができます。古生物学者は、体の大きさに対する脳の大きさに基づいて、恐竜の知能を大まかに測定することができます。たとえば、体の大きさに対して「大きな」脳を持つ恐竜は、より高度な認知能力を持っていた可能性があります。

しかし、哺乳類や現代の鳥類とは異なり、多くの恐竜は脳腔を神経組織で満たしていなかった。「これらの系統から得られたエンドキャストは、脳の代理としては不十分なことが多い」と、セントルイスのワシントン大学の古生物学者アシュリー・モーハート氏は電子メールで述べた。

ウィトマー、モーハルト、そして彼らの同僚たちは、脳全体のサイズだけでなく、脳のさまざまな領域の相対的なサイズも概算することで、エンドキャストからより正確な情報を引き出す技術を開発してきた。「脳のサイズはもちろん重要ですが、脳がどのように構成されているかはさらに重要です」とウィトマーは言う。

研究チームは、現代の鳥類やワニ類の血管や神経などの軟組織がどのように配置されているか、それらの脳領域との関係、周囲の頭蓋骨に残されたマーカーを調査した。総体解剖学的脳領域近似（GABRA）と呼ばれる新しい技術では、恐竜のエンドキャスト上でこれらの特徴を探し、それを使用して脳のさまざまな領域をマッピングする。

恐竜が「賢い」のはなぜでしょうか?

恐竜の脳のどの部分が時間の経過とともに大きくなったかを明らかにすることで、その認知能力を解明できる可能性がある。「知性そのものはつかみどころのない概念です」とウィトマー氏は言う。研究者は、学習能力や異常な状況への対応能力、環境の調査能力などの認知能力に焦点を当てている。「これらの恐竜を見ると、実際に賢いと言える恐竜もいれば、それほど賢いとは言えない恐竜もいることがわかります。」

捕食動物は、動く獲物を追いかけ、獲物の逃げる動きをかわす必要があるため、しばしば狡猾である。彼らは、視覚、聴覚、嗅覚を統合して行動に移すのが得意である傾向がある。その通り、「鳥類に至る系統では、脳の高次中枢である大脳が著しく増大している」とウィトマー氏は言う。獣脚類と呼ばれるこの捕食恐竜のグループには、ヴェロキラプトルやティラノサウルスなどの有名なメンバーが含まれる。

スケールの対極には、首の長い竜脚類恐竜がいる。これは、ディプロドクスやアパトサウルスを含む草食動物のグループだ。「私たちは、これらの動物の脳の進化を多数調べてきましたが、彼らの脳は驚くほど小さいままである傾向があり、これは彼らの認知能力が非常に控えめだったことを示唆しています」とウィトマー氏は言う。これらの巨大な恐竜は、ほとんどの捕食動物よりも大きく、彼らの餌は移動できなかったため、機転を利かせる必要はなかった。

イグアノドンやその近縁種のような小型の草食恐竜は調査がより困難だ。「中間に位置する恐竜の中には、認知能力の範囲でどこに位置するかを判断するのが少し難しいものもあります」とウィトマー氏は言う。

複雑な社会的行動の基盤となる認知能力など、一部の認知能力は特に測定が難しい。恐竜の中には集団を形成して大勢でいることの安全を享受していた者もいたかもしれないが、これは協力することと同じではない。「社会的な動物は、単に大勢の中の一匹になるのではなく、互いに情報を伝達し合うことが多い」とウィトマー氏は言う。

捕食動物にとって、これは獲物を仲間のところへ追い込むために協力することを意味する。「彼らが社会集団の一員として期待しているのは、後で餌をもらえるということだ」とウィトマー氏は言う。「集団での狩りは、たくさんの動物が一匹の獲物を集団で狙うということだ」

生きていた恐竜が残した証拠は、彼らの認知能力についてある程度の手がかりを与えてくれるが、狩猟が行われた可能性がある「殺害現場」は稀で議論の的となっている。

草食恐竜の場合、この証拠には、若くて弱い恐竜が群れの中心で保護されていたことを示す足跡が含まれる場合があります。「これらは、自分だけのために生きている動物とは対照的に、社会的行動と考えられる種類の行動です」とウィトマー氏は言います。

古生物学者たちは、脳の構造についてエンドキャストが示す証拠と、生きていた恐竜の化石記録に残された痕跡から得られる証拠をどう組み合わせるかをまだ模索している。「人々は足跡や巣にあまり重きを置いていませんでしたが、今では、それらは本当に重要で、私たちが知る必要のある物語の独立したピースのようなものだと認識しています」とウィトマー氏は言う。

珍しいケース

新たに報告された化石には、特に興味深い特徴が 1 つあります。神経組織が脳の空洞に押し付けられていたように見えることです。これは、恐竜の頭蓋骨に多くの組織が詰め込まれていたことを示している可能性があり、つまり、恐竜の脳はより大きく、これまで考えられていたよりも知能が高かった可能性があることを意味します。

しかし、恐竜が逆さまに腐敗したために、組織がこのように見えるだけである可能性が高い。研究者らは、時間が経つにつれて、重力によって脳が下に引っ張られ、最終的に「ボウルのような」脳ケースの上部に陥没したと報告している。しかし、恐竜は現代のワニ類と少なくとも同程度には賢かっただろうと研究者らは考えている。

「恐竜の脳が我々が考えているよりも大きかった可能性は十分にあるが、この標本だけではそれを判断することはできない」とケンブリッジ大学の共著者デイビッド・ノーマン氏は声明で述べた。

したがって、この化石から持ち主や他の恐竜の知能について多くがわかるわけではない。しかし、この化石は古生物学者が軟部組織が保存された他の例外的な事例を発見するきっかけになるかもしれない。

通常、恐竜の頭蓋骨の内容物は、その体の中で最初に分解される部分の一つである。イグアノドンに似たこの化石は、特殊な状況下で鉱物化したようだ。動物が腐敗するにつれ、その頭部はよどんだ池や沼の底の堆積物に埋もれ、神経組織が低酸素で酸性度の高い状態で「漬け込まれた」可能性がある。

「同様の地球化学的性質を持っていた可能性のある他の岩石を調べることができれば、そこに他の種類の軟組織が保存されているのが見つかるかもしれません」とウィトマー氏は言う。