ワニの給餌実験による新食性復元手法の開発およびその化石への適用

• 研究課題/領域番号: 22K19339
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分45:個体レベルから集団レベルの生物学と人類学およびその関連分野
• 研究機関: 沖縄科学技術大学院大学
• 研究代表者: 久保 泰 沖縄科学技術大学院大学, 大進化ユニット, スタッフサイエンティスト (40719473)
• 研究分担者: 平山 廉 早稲田大学, 国際学術院, 教授 (00238396) ; 久保 麦野 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (10582760) ; 飯島 正也 名古屋大学, 博物館, 学振特別研究員(CPD) (40867892)
• 研究期間 (年度): 2022-06-30 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: マイクロウェア / 歯 / 餌 / ワニ / 白亜紀 / 草食恐竜 / 古生態復元 / 獣脚類 / 給餌実験 / 久慈層群 / 食性復元

研究開始時の研究の概要

本研究は現生ワニの給餌実験を通じて、摂食時に歯に残される微細な傷（マイクロウェア）の三次元情報と食物の物性の関連付けを目指す。このような爬虫類の給餌実験は世界初の試みであり、ワニの取り扱いには大きな危険が伴うが、脊椎動物の骨の破砕によるマイクロウェアへの影響を知るには大型の捕食者を用いた実験は欠かせない。
明らかになった餌と三次元マイクロウェアの関係から絶滅種の食性復元を行う。岩手県久慈市の後期白亜紀のワニ歯化石や同時代のスペインの同所的に産出する複数種のワニ、魚食が推定されるガビアル科や海ワニ、現在のワニとは全く生態の異なる絶滅した陸生ワニ等で食性復元の研究を進めたい。

研究実績の概要

本研究では、ワニの給餌実験により餌による歯に残される微細な傷（マイクロウェア）がどのように異なるのかを調べ、その結果を化石ワニ等に適用する事を目的としている.
初年度には、米国クレムソン大学で分担者の飯島博士研究員が実施したワニの給餌実験の結果をまとめ、エサの硬軟がマイクロウェアに与える影響を明らかにし、論文としてまとめて発表した。最終年度となる昨年度は、分担者の早稲田大学の平山廉教授が中心となって進めている岩手県久慈市の後期白亜紀のワニのマイクロウェアをスキャンし、現生肉食爬虫類のマイクロウェアとの比較を行った。また、クレムソン大学での給餌実験で使った現生ワニの歯を用いて突き刺し実験を進めている。これらの研究の実行は分担者である東京大学の久保麦野准教授の修士の学生に中心となって進めてもらった。
歯の突き刺し実験では、歯の先端部の方が根本よりも傷がつきやすく、餌の物性を反映すること。給餌実験と同様に餌の硬軟により傷が異なることを確認することができた。また久慈のワニ化石の研究では、魚食のワニに比べると明らかに傷が深いことや、哺乳類等も食べる現生ワニの傷に類似することから、白亜紀の久慈のワニは魚だけでなく陸上脊椎動物等も食べていた事が推測された。
平山廉教授が中心となって進める久慈での発掘にも研究費を活用し、久慈層群の絶対年代測定を進め、さらに夏や春には化石発掘により新たな研究資料も得ることが出来た。
同時に白亜紀の草食恐竜のマイクロウェアについても研究を進め、おそらく被子植物の放散による時代変化を探り当てる事ができた。今後もワニだけに限らず、中生代爬虫類全般のマイクロウェアについて研究を進め、その生態の進化や変動する環境との関連を明らかにしていきたい。

研究成果

• [国際共同研究] University of Lincoln(英国)
• [国際共同研究] Kiel University(ドイツ)
• [国際共同研究] IVPP/Zhejiang Museum of Natural History(中国)
• [国際共同研究] クレムソン大学(米国)
• [国際共同研究] ハンブルグ大学/マインツ大学(ドイツ)
• [雑誌論文] Dental microwear texture analysis reveals a likely dietary shift within Late Cretaceous ornithopod dinosaurs (2023)
  • 著者名/発表者名: Kubo Tai、Kubo Mugino O.、Sakamoto Manabu、Winkler Daniela E.、Shibata Masateru、Zheng Wenjie、Jin Xingsheng、You Hai‐Lu
  • 雑誌名: Palaeontology 巻: 66 号: 6
  • DOI: 10.1111/pala.12681
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Controlled feeding experiments with juvenile alligators reveal microscopic dental wear texture patterns associated with hard-object feeding (2022)
  • 著者名/発表者名: Winkler Daniela E.、Iijima Masaya、Blob Richard W.、Kubo Tai、Kubo Mugino O.
  • 雑誌名: Frontiers in Ecology and Evolution 巻: 10 ページ: 957725-957725
  • DOI: 10.3389/fevo.2022.957725
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First application of dental microwear texture analysis to infer theropod feeding ecology (2022)
  • 著者名/発表者名: Winkler Daniela E.、Kubo Tai、Kubo Mugino O.、Kaiser Thomas M.、T?tken Thomas
  • 雑誌名: Palaeontology 巻: 65 号: 6
  • DOI: 10.1111/pala.12632
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Temporal dietary shift toward more abrasive food among Cretaceous ornithopod Dinosaurs (2023)
  • 著者名/発表者名: 13.Tai Kubo, Mugino O. Kubo, Manabu Sakamoto, Daniela E. Winkler, Masateru Shibata, Wenjie Zheng, Xingsheng Jin, Hai-Lu You
  • 学会等名: International Congress for Vertebrate Morphology 13
  • 国際学会
• [学会発表] In-vitro experiment using alligator teeth to test the relationship between diets, frequency of food contact, and dental microwear texture (2023)
  • 著者名/発表者名: Kodai Usami, Daniela E. Winkler, Tai Kubo, Mugino O. Kubo
  • 学会等名: International Congress for Vertebrate Morphology 13
  • 国際学会
• [学会発表] Dental microwear texture analysis of Omeisaurus and other sauropods reveals variation in dinosaur feeding modes (2023)
  • 著者名/発表者名: 16.Tai KUBO, Homare SAKAKI, Ren HIRAYAMA, Wenjie ZHENG, Xingsheng JIN, Mugino O. KUBO and Lauren SALLAN
  • 学会等名: 2nd Asian Palaeontological Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Dental microwear in a Devonian tetrapodomorph fish, Eusthenopteron. (2023)
  • 著者名/発表者名: Tai Kubo, Mugino O. Kubo, and Lauren Sallan
  • 学会等名: 日本進化学会 第25回沖縄大会
• [学会発表] Non-occlusal dental microwear texture analysis of a somphospondyli titanosauriform sauropod dinosaur from the Tamagawa Formation, northern Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: 12.Kubo, T., Sakaki, H., Hirayama, R., Winkler, D. E., Uno, H., Miyata, S., Endo, H., Sasaki, K., Takizawa, T., Kubo, M. O.
  • 学会等名: 18th International Symposium on Dental Morphology & 3rd Congress of the International Association of Paleodontology
  • 国際学会
• [学会発表] 久慈層群玉川層（後期白亜紀）産竜脚類歯化石の三次元マイクロウェア解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 23.榊 帆希・ダニエラ E. ウィンクラー・久保 泰・平山 廉・鵜野光・宮田真也・遠藤秀紀・佐々木和久・滝沢利男・久保麦野
  • 学会等名: 日本古生物学会2022年年会
• [備考] 白亜紀の草食恐竜はどんな植物を食べていたのか？―歯の微細な傷が解き明かす食性の時代変化―
  • URL: https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/10643.html
• [備考] 歯の微細な傷から肉食恐竜の食性を解明 ―三次元マイクロウェア分析で恐竜の生態に迫る
  • URL: https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/9921.html
• [備考] 歯の表面に残されたミクロの傷から餌の性質が明らかに ーワニの給餌実験で探る傷と餌の関係 ー
  • URL: https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/9830.html