初期哺乳類の聴覚は早く進化していた ^{CEFR B2}

新しい研究は、哺乳類の敏感な聴覚が進化した時期を見直しました。現代の哺乳類の中耳は鼓膜と耳小骨を備え、幅広い周波数と音量を聞き分けます。研究者はこの能力が、主に夜行性だった初期の祖先が恐竜と共存するうえで有利だったと考えています。

研究チームは、約2億5千万年前のシノドント類Thrinaxodon liorhinusを対象に、カリフォルニア大学バークレー校の標本をUChicagoのPaleoCT Laboratoryでスキャンし、正確な頭蓋と顎の3次元モデルを作成しました。モデルに対してStrand7ソフトを用いた有限要素解析を行い、系を小さな部品に分けて力への反応を予測しました。

解析では骨の厚さ、密度、柔軟性などの材料特性を与え、さまざまな音圧と周波数をシミュレートして解剖学的構造の振動を調べました。その結果、顎の湾曲部にあった膜は耳小骨を動かし聴神経を刺激するのに適した振動を生じ、鼓膜による聴覚が骨伝導や顎伝導のみの場合よりも効果的であることが示されました。動物は一部の顎伝導を残していた可能性はありますが、主要な役割は鼓膜が担っていたと考えられます。

Thrinaxodonやほかの初期シノドント類は、爬虫類と哺乳類の中間的な特徴を持ち、特殊化した歯や口蓋・横隔膜の変化、おそらく恒温性や毛皮がありました。これらの動物では耳小骨が顎に付着していましたが、後にこれらの骨は分離して独立した中耳を形成しました。顎膜（jaw membrane）の考えは50年前にEdgar Allinが提案しましたが、現代の画像化と計算手法の登場で検証が可能になりました。研究はPNASに掲載され、UChicago、NIH、NSFの支援を受けています。