New insights into the postcranial morphology of Lithornis vulturinus from the Eocene London Clay

本研究では、英国の始新世ロンドン粘土層から産出した 2 点の化石（新標本とネオタイプ）を高分解能マイクロ CT 走査で解析し、飛翔能力を有した古顎類「リトオルニス・ヴルティルヌス」の骨格形態を詳細に再記述・再診断するとともに、性差を示唆する個体変異や古生態、および古新世における古顎類の進化と飛行喪失のメカニズムに関する新たな知見を提供しました。

要約

🕵️‍♂️ 物語の舞台：「石の箱」と「魔法の眼鏡」

昔、イギリスの海岸で、粘土の塊（石の箱）の中に鳥の骨が閉じ込められている化石が見つかりました。これが**「ネオタイプ（新しい基準となる標本）」**と呼ばれる、この鳥の正体を決める重要な証拠です。しかし、この石の塊は硬すぎて、中身がどうなっているか肉眼では分かりませんでした。

そこで研究者たちは、**「マイクロ CT スキャナー」**という、まるで「魔法の眼鏡」のような高機能な機械を使いました。これを使うと、石を壊さずに中を透視でき、3D デジタルデータとして骨を再現できるのです。

🦅 主人公：「リトニス・ヴルトゥリヌス」とは？

この研究の主人公は、**「リトニス・ヴルトゥリヌス（Lithornis vulturinus）」**という鳥です。

• 正体： 現代のダチョウやエミュー（ダチョウの仲間）の「おじいちゃん」にあたる鳥です。
• 特徴： 現代のダチョウは走ることしかできませんが、このリトニスは**「空を飛ぶことができた」**という、とても珍しい鳥です。
• 発見の経緯： 昔、この鳥の化石は「ハゲワシ」だと思われていましたが、実はダチョウの仲間でした。しかし、最初の化石は戦争で失われてしまい、今回研究されたのは、その後に発見された「代わりの基準骨」です。

🆕 新しい発見：「巨大な兄弟」の登場

今回の研究で、同じ場所（イギリスのシーサルター）から、もう一つの新しい化石が見つかりました。これを**「シーサルター標本」**と呼びます。

1. 兄弟の発見： この新しい化石も、基準骨と同じ「リトニス・ヴルトゥリヌス」であることが分かりました。
2. 体格差： 面白いことに、この新しい化石は、基準骨よりも約 3 割も大きく、重かったのです。
   • 推測： これは「同じ species（種）なのに、大きさの違いがある」ということです。現代の鳥でも、オスとメスで大きさが違う「性的二型（せいてきにけい）」という現象があります。リトニスも、**「メスの方がオスより大きく、重かった」**可能性が高いと研究者は考えています。

🔍 何が分かったのか？（3 つのポイント）

1. 骨の「隠れた秘密」が明かされた

CT スキャンのおかげで、これまで石に埋もれて見えなかった骨の細部が明らかになりました。

• 肩甲骨のフック： 肩甲骨の先端に「フック（鉤）」のような形があるのが、この鳥の仲間の特徴です。新しい化石では、このフックがきれいに残っており、これが「空を飛ぶ鳥」であることを強く裏付けました。
• 胸骨の形： 胸の骨（胸骨）の形から、彼らが「短距離のダッシュ」ではなく、「長距離を優雅に飛ぶ」ことに適していたことが分かりました。

2. 「空を飛ぶ」能力の謎

現代のダチョウは飛べませんが、リトニスは飛べました。

• 翼の形： 翼の骨（上腕骨）が、しなやかに曲がっており、これは「ゆっくりと羽ばたいて、遠くまで飛ぶ」ための形でした。
• 生活スタイル： 嘴（くちばし）の形から、地面の土を掘って虫や植物を食べる「探査（たんさ）」をする生活を送っていたと考えられます。つまり、**「地面で餌を探しつつ、空を飛んで移動する」**という、現代のダチョウにはないハイブリッドな生活を送っていたのです。

3. 進化の「タイムカプセル」

この鳥は、恐竜が絶滅した直後の時代（約 5,000 万年前）に生きていました。

• 進化の謎： ダチョウの仲間（パレオグナタ類）は、南半球の大陸が分裂する前に、空を飛んで世界中に広がったのでしょうか？それとも、大陸が分かれるのを待って分かれたのでしょうか？
• リトニスの役割： リトニスが「空を飛べた」ということは、**「ダチョウの祖先は、実は空を飛ぶ鳥だった」**という説を強く支持します。つまり、ダチョウの仲間が「飛ぶ能力を失った」のは、進化の途中での出来事だったのです。

💡 結論：なぜこの研究が重要なのか？

この研究は、単に「古い骨を詳しく見た」だけではありません。

• 進化のストーリーを補完する： 「空を飛ぶ鳥」から「走ることしかできないダチョウ」への変化が、いつ、どのように起きたのかを解き明かすための重要なピースになりました。
• 性別の謎： 「メスの方がオスより大きい」という可能性は、当時の鳥の社会構造や子育てのスタイル（例えば、メスが卵を産むために大きく必要だったなど）を考えるヒントになります。
• 未来への鍵： この詳細な骨のデータがあれば、将来、もっと古い時代の化石（恐竜時代の鳥）が見つかったとき、「これがダチョウの祖先だ！」と特定しやすくなります。

まとめ

この論文は、「魔法の眼鏡（CT スキャン）」を使って、5,000 万年前の「空を飛ぶダチョウの親戚」の正体を詳しく調べ上げました。

彼らは、地面を走り回るダチョウの祖先が、実は**「空を飛ぶ能力を持っていた」**ことを示し、進化の道筋が私たちが思っていたよりも複雑で、面白いものであることを教えてくれました。まるで、進化の歴史書に、新しいページが一枚加わったような発見なのです。

技術概要

この論文は、イギリス・ロンドン粘土層（始新世初期）から産出した古生類（パレオグナサエ）である**リトオルニス・ウルトリヌス（Lithornis vulturinus）**の 2 点の標本（ネオタイプと新発見のシーサルター標本）を対象に、高分解能マイクロ CT スキャン技術を用いて骨格形態を詳細に再記述・分析した研究です。

以下に、問題意識、手法、主要な貢献、結果、および意義について技術的な要約を示します。

1. 問題意識（Problem）

• 化石記録の欠如と不明確さ: 現生鳥類（新鳥類）の最も深い分岐である古生類（パレオグナサエ）の初期進化は、化石記録が乏しいため不明な点が多い。特に、白亜紀末の大量絶滅（K-Pg 境界）以前に古生類が存在していた可能性は分子時計や新鳥類の化石から示唆されているが、白亜紀の決定的な古生類化石は未発見である。
• リトオルニス類の重要性: 古生類の起源を解明する鍵となる「リトオルニス類（Lithornithids）」は、飛翔能力を有していた絶滅した古生類の一群である。しかし、主要なタイプ標本（ホロタイプ）は第二次世界大戦中のロンドン空襲で失われており、現在のネオタイプ（NHMUK A5204）もマトリックス（岩石）に埋没しており、詳細な観察が困難な状態だった。
• 分類学的課題: リトオルニス類が単系統群であるか、あるいは異なる系統の茎部（stem）に属するパラフィレティックなグループであるか、また現生古生類（ダチョウ類やティナモウ類）との系統関係が未解決であった。

2. 手法（Methodology）

• 標本:
  1. ネオタイプ（NHMUK A5204）: シェッペイ島（Kent）産。以前から知られていたが、マトリックスに埋没していた骨格を新たに可視化。
  2. シーサルター標本: シェッペイ島近郊のシーサルター（Seasalter）で発見された新しい粘土団子。
• 技術: 両標本を高分解能マイクロ CT スキャナー（Nikon Metrology XT H 225 ST）でスキャンし、VGSTUDIO MAX を用いてデジタルセグメンテーション（3D 再構築）を行った。これにより、マトリックスに覆われた骨や損傷した骨の内部構造を非破壊的に可視化した。
• 形態学的記述: 脊椎、肩甲骨、胸骨、翼骨、脚骨など、特にネオタイプで欠損または不明瞭だった部位の解剖学的特徴を詳細に記述し、既存の文献（Houde 1988, Nesbitt & Clarke 2016 など）および現生種（エウドロミアなど）と比較した。
• 系統解析: Nesbitt & Clarke (2016) の形態データマトリックスを改変し、ネオタイプとシーサルター標本を新たな分類群として追加。最大節約法（TNT）とベイズ推論（MrBayes）を用いて、分子系統樹の制約あり・なしで系統解析を実施した。
• 体重推定: 四肢骨の測定値に基づき、Field et al. (2013) の方程式を用いて個体ごとの体重を推定し、種内変異や性的二形の可能性を検討した。

3. 主要な貢献（Key Contributions）

• ネオタイプの再記述と診断基準の更新: 失われたホロタイプに代わるネオタイプ（NHMUK A5204）について、CT スキャンにより初めて詳細な 3D 形態を記述し、種レベルの診断基準（differential diagnosis）を改訂した。
• 新標本の同定: シーサルター産の標本が L. vulturinus であることを、肩甲骨の鉤状突起（hooked acromion）、胸骨の側縁の後方への発散、肩甲骨突起の方向などの派生形質（アポモルフィー）に基づいて確立した。
• 未記載骨格要素の発見: 新標本には、ネオタイプでは損傷していた完全な肩甲骨（鉤状突起を有する）、完全な烏口骨、ほぼ完全な 3 次元的に保存された胸骨が含まれており、これらがリトオルニス類の診断的特徴を明確に示した。
• 解剖学的特徴の解明: 胸骨の烏口骨溝が中央で交差する（crossed coracoidal sulci）という、鳥類では稀な非対称的な後頭骨特徴や、翼骨の形態など、古生類の飛行適応に関する新たな知見を提供した。

4. 結果（Results）

• 形態的特徴:
  • 肩甲骨: 特徴的な鉤状突起（hooked acromion）を確認。これはリトオルニス類の診断形質。
  • 胸骨: 烏口骨溝が中央で交差しており、現生のティナモウ類に見られるような後方への延長や側方梁（lateral trabeculae）は欠如している。これは長距離飛行への適応を示唆。
  • 烏口骨: 側方突起（lateral process）が近位方向（proximally directed）を向く。
  • 大腿骨・脛骨: 脛骨の側方稜（lateral cnemial crest）が鉤状を呈する。
• 系統解析:
  • 全ての解析（無制約、分子制約あり）において、リトオルニス類は単系統群として回復された。
  • 新標本とネオタイプ、およびデンマーク産の標本（MGUH 26770）は、L. promiscuus や Paracathartes などと共に多分岐（polytomy）を形成し、明確な分岐順序は得られなかったが、L. vulturinus への帰属を支持した。
  • 分子系統樹の制約下でも、リトオルニス類はティナモウ類の姉妹群、あるいは他の古生類の姉妹群として回復される傾向にあった。
• 体重と性的二形:
  • シーサルター標本の推定体重（約 1487g）は、ネオタイプ（約 956g）や MGUH 26770（約 628g）よりも有意に大きかった。
  • このサイズ差は、現生パレオグナサエ（特にティナモウ類）に見られる「雌性大型化（reverse sexual dimorphism）」の範囲内であり、L. vulturinus 内での性的二形を示唆している。

5. 意義（Significance）

• 古生類進化の理解: 白亜紀末の大量絶滅以前に古生類が存在していた可能性を裏付ける解剖学的データを提供し、将来の白亜紀化石の同定に重要な基準となる。
• 飛行能力の進化: リトオルニス類が、現生の飛翔能力が限られたティナモウ類や、飛行を失ったダチョウ類とは異なり、長距離飛行が可能であったことを示す形態的証拠（S 字型の腕骨、発達した胸骨など）を強化した。
• 系統関係の解明: リトオルニス類が単系統群である可能性を支持し、古生類の初期進化における「飛行の喪失」が独立して複数回起こったという仮説を補強する。
• 解剖学的特異性: 胸骨の烏口骨溝が交差するという特徴は、鳥類の祖先形質であり、その後複数の系統で失われた可能性が高いことを示唆し、鳥類の骨格進化における重要な変異として注目される。

総じて、この研究は CT スキャン技術を活用して、古くから知られていたが詳細が不明だった重要な化石を再評価し、古生類の多様性、進化、および生態について新たな視点を提供した画期的な論文である。