1767743681
2026-01-06 23:30:00
ジャカルタ –
現代の哺乳類の進化における最も重要なステップの 1 つは、非常に敏感な聴覚の発達でした。哺乳類の耳の現状では、幅広い周波数と音量を聞くことができます。
この条件は、古代の哺乳類の祖先が恐竜とともに生き残るのに役立ちました。基本的に彼らはほとんどが夜行性です。
現在の哺乳類の中耳には鼓膜と、現代の聴覚方法を示すいくつかの小さな骨が含まれています。シカゴ大学 (UChicago) の古生物学者によって行われた最近の研究では、この聴覚方法が知られているよりもはるかに早く進化したことが判明しました。
スクロールしてコンテンツを続けてください
スキャン結果を使用する コンピュータ断層撮影法 (CT) 2 億 5,000 万年前の哺乳類の祖先の頭蓋骨と顎の骨の詳細。 トリナクソドン・リオリヌス 聴覚の進化に関する新たな証拠が発見されました。
研究者たちは工学的手法を使用して、さまざまな圧力と音の周波数が解剖学的構造に及ぼす影響をシミュレートしました。 トリオリヌス。結果は驚くべきものです！
哺乳類の聴覚の進化
エンジニアリング手法を通じて、次のことが発見されました。 トリナクソドン・リオリヌス 鼓膜がかなり大きい可能性があります。この鼓膜のおかげで、空気中を伝わる音を効果的に聞くことができます。
これまで科学者らは、このプロセスは2億5000万年前ではなく、約5000万年前に起こったと考えていた。研究を主導した大学院生アレック・ウィルケン氏は、科学者たちはほぼ1世紀にわたり、古代の動物がどのように聴覚を持っていたのかを解明しようとしてきたと語った。
「これらのアイデアは、哺乳類の進化の分野で研究する古生物学者の想像力を捉えました。しかし、これまでのところ、非常に強力な生体力学的なテストはありませんでした」と、シカゴの公式ウェブサイトから引用して彼は説明しました。
計算生体力学における科学の進歩により、このパズルが解き明かされ始める可能性があります。
トリナクソドンについて
トリナクソドン は キノドント、 三畳紀初期の動物のグループ。この動物は、爬虫類から哺乳類に移行し始めている特徴を持っています。
彼らは特別な歯を持ち、口蓋と横隔膜を変化させて呼吸と代謝を改善します。 トリナクソドン また、温かくて毛皮のような血液を持っている可能性があります。
キノドント 初期の頃は耳の骨があった （ハンマー）、ハンマー、 そして あぶみ骨 それは顎の骨に付着しています。その後、これらの骨が顎から分離して中耳を形成します。
中耳のこの部分は、現生哺乳類の進化において重要な役割を果たしていると考えられています。約50年前、イリノイ大学シカゴ校の古生物学者エドガー・アリンは、次のようなことを初めて推測した。 キノドント のように トリナクソドン 垂れ下がった膜を持っています。
この膜は、現在の鼓膜の前身である顎骨上のフック状の構造にぶら下がっていました。それまで、哺乳類の進化を研究している科学者たちは主に次のように信じていました。 キノドント 聴覚の始まりは骨伝導です。
このプロセスは顎聴覚とも呼ばれ、彼らは下顎を地面に置いて振動を拾います。鼓膜というアイデアは興味深いものですが、そのような構造が空気中を伝わる音を聞くために機能するかどうかを明確にテストする方法はありません。
CTスキャンの高度化
CT スキャンなどの最新の画像装置は、古生物学の分野に革命をもたらしました。この方法により、科学者は物理標本だけを研究するだけでは得られない豊富な情報を明らかにすることができます。
ウィルケンとチームは標本を採取した トリナクソドン カリフォルニア大学バークレー校の古生物学博物館から。その後、標本はシカゴ大学パレオCT研究所でスキャンされました。
結果として得られた 3D モデルは、科学者に頭蓋骨と顎骨の再構築の詳細な描写を提供しました。また、潜在的な鼓膜がどのように機能するかを判断するために必要な寸法、形状、角度、曲線に関する情報も取得します。
このデータは、Strand7 と呼ばれるソフトウェアを使用して追跡調査されます。このアプリケーションは有限要素解析を実行し、システムをさまざまな物理的特性を持つ小さな部分に分割するアプローチを作成します。
このようなソフトウェアは通常、複雑なエンジニアリング問題に使用されます。たとえば、橋、飛行機、建物の応力を予測したり、機械の熱分布を分析したりできます。
チームはソフトウェアを使用して、解剖学的構造がどのようになるかをシミュレートしました トリナクソドン さまざまな音圧と周波数に反応します。彼らはまた、生きた動物の骨、靱帯、筋肉、皮膚の厚さ、密度、柔軟性に関するデータのライブラリを使用しました。
結果は非常に明確で、 トリナクソドン 鼓膜は顎の骨の溝にあります。このようにして、骨伝導よりも効果的に音を聞くことができます。
鼓膜の大きさと形 トリナクソドン 耳の骨を動かすのに適切な振動を生成します。また、聴覚神経を刺激し、音の周波数を感知するのに十分な圧力も生成します。
まだ顎や鼓膜からの聴覚に依存していますが、 トリナクソドン すでに彼の聴覚の大部分を担当しています。生物生物学および解剖学の教授、Zhe-Xi Luo 氏は、これらの化石の CT 結果により、研究者は生きた動物から材料特性を抽出できると説明しました。
この特性により、 トリナクソドン まるで生き返ったかのように。これは明らかにこれまで不可能でした。
「これらのソフトウェアシミュレーションは、音による振動が本質的にこれらの動物の聴覚の仕組みであることを示しています」とルオ氏は語った。
ウィルケン氏は、この新しい技術により研究者は古い疑問に答え、それを工学的な問題に変えることができると付け加えた。この状況は研究者にとって非常に興味深いものです。
「私たちは、『2 億 5,000 万年前の化石の中で耳の骨がどのように動くのか?』という高度な概念の問題を取り上げ、これらの洗練されたツールを使用して単純な仮説を検証しました。そして、それは次のとおりであることが判明しました。 トリナクソドン 鼓膜はあまり動かさなくてもうまく機能します」とウィルケン氏は指摘する。
(それ/nwk)
#2億5000万年前の化石が哺乳類の聴覚進化の初期の証拠を提供