【ティラノサウルス】恐竜界最強の“噛む力”を生み出す、3つの強みとは?

2024.02.14

こんにちは! 恐竜好きな方へのサポートなどを行っているタレント「恐竜のお兄さん」加藤ひろしと申します。

 

 私たち人間は、槍・刀剣・銃など、さまざまな武器を発明し、使用しています。しかし、恐竜たちは武器を発明したり使用することはできませんでした。

そのかわりに、恐竜の体には“武器”と呼べるような形態が見られます。

 

 なかでも、成体(大人)のティラノサウルスの場合は、「頑丈な頭骨」と「分厚い歯」が主な“武器”となり、噛む力の数値は複数の研究論文で3トン以上という凄まじい数値が出ています。

 

 恐竜界最強の“噛む力”は、「頑丈な頭骨」と「分厚い歯」、そして顎の骨を動かす「強力な顎の筋肉」によって支えられていたと考えられていますが、これらはどんな構造をしていて、どんな働きをしていたのでしょうか?


今回はこの“成体のティラノサウルスが持つ3つの強み”に関して、じっくり解説していきます!

※今回、“ナノティラヌス Nanotyrannus”については亜成体(若者)のティラノサウルスとする研究を基にします。

 

 

頑丈な頭骨

 

 どんなに「分厚くて丈夫な歯」と「強力な顎の筋肉」を持っていても、その土台となる頭骨が頑丈でなければ、噛む力に自らの頭が耐えられないでしょう。

 

 恐竜を含むすべての古脊椎動物に言えることですが、化石になる過程で頭骨が失われてしまうと、噛む力の推定はおろか、どんな頭の形をしていたのかさえも分かりません。ティラノサウルスの場合は、学名が命名されてからわずか3年後の1908年7月1日に、(多少歪んではいるものの)完全な頭骨が残された成体の化石が発見されました[注1]

 

 そして、この個体を含む5体の頭骨について記載した研究論文が1912年に出版され、

「ティラノサウルスの頭骨は、概ね、これまでに知られた爬虫類のなかでもずば抜けて頑丈で重厚である」

「ジュラ紀に生息したアロサウルス Allosaurus の頭骨と比べると、上顎の歯の数は少なく、顔と顎は前後に短めに、上下により深くなっていて、非常に強力かつ破壊的な機能に対して適応している」

と記述されました[注2]

 

 2004年の研究論文では、構造物に対する歪みや力の掛かり具合をコンピューターモデルで予測する解析をおこない、

「ティラノサウルスの頭はものを噛んだり引き裂いたりする際の負荷に耐えられるように、よく適応しているようだ」

と結論付けました[注3]

 

成体『スタン』の頭骨レプリカ(筆者撮影)

 

 

 2020年の研究論文では、ティラノサウルスの頭、特に口蓋を構成する骨同士の繋がり具合を調べるために、1/6スケール頭骨モデルをCTスキャンし、有限要素法による解析もおこないました。その結果、

「ティラノサウルスの頭骨は骨同士が機能的に繋がっていた」

と結論付けました[注4]

 

 ティラノサウルスの頭骨を包括的に調べた研究論文をまとめると、全体的に頑丈な構造であることがわかります。では、それぞれの部位ごとに見てみるとどうでしょう?

 

鍵穴状の眼窩

 成体のティラノサウルスの眼球が入る穴(眼窩)は鍵穴状で[注5]、成長とともに円形から鍵穴状になっていきました[注6]

亜成体『ジェーン』の頭骨レプリカ(筆者撮影 白色の丸で眼球があったとされる位置を示す)

 

 

 この鍵穴状の眼窩はティラノサウルスだけの特徴ではなく、タルボサウルス Tarbosaurus などの他のティラノサウルス科の恐竜においても成長とともに見られる特徴の一つになります[注7]

 

 そして、恐竜・翼竜・ワニを含む分岐群である主竜形類の眼窩を対象に研究を行った2022年の論文において

「頭骨の長さが1メートルを超える大型で肉食の主竜形類、特に大型の肉食獣脚類が持つ楕円形や鍵穴状の眼窩は、ものを噛む際の衝撃を軽減させる働きがあった」

と考察されました[注8]

1908年に発見された成体の頭骨レプリカ(筆者撮影 赤色の線で鍵穴状の眼窩、白色の丸で眼球があったとされる位置を示す)

 

癒合した鼻骨

 ティラノサウルスの鼻の骨(鼻骨)は正中線上で一体化(癒合)していて、この構造については1912年の記載論文で最初に記載されました[注2]

 

 また、この「癒合した鼻骨」はティラノサウルス科を含むさらに大きな分岐群であるティラノサウルス上科全体に見られる特徴の一つで[注9]、タルボサウルスの幼体(子ども)も幼いながら鼻骨がすでに癒合していました[注7]

 

 2006年、ティラノサウルス科の鼻骨とアロサウルスの鼻骨の強度について、CTスキャンデータを使って調べた研究論文が出版され、

「ティラノサウルス科の癒合した鼻骨は捻じる力に対して強く、アロサウルスの癒合していない鼻骨と比べると圧縮に対する強度も高い」

と示唆されました[注10]

1908年に発見された成体の頭骨レプリカ(筆者撮影 青色の線で鼻骨を示す)

 

 

強い負荷に耐える下顎

 ものを噛む行為は上顎と下顎を噛み合わせることでおこなわれます。つまり、下顎の強度も噛む力にとって重要なポイントです。

 

 2022年には、下顎の骨の強度や下顎にかかる筋力を調べた研究論文が出版されました。その結果、成体のティラノサウルスの下顎は亜成体の下顎にかかる負荷よりも強い負荷に耐えられる構造をしていて、顎の筋肉には下顎の中部に対する曲げる力を減らす働きもあったことがわかりました。

 

 さらに、研究対象になった肉食獣脚類の下顎にかかる負荷の分布を解析したところ、成体のティラノサウルスの下顎は他の肉食獣脚類よりも低い負荷の分布を示しました。これはつまり、成体のティラノサウルスの下顎が若い個体や他の研究対象になった肉食獣脚類の下顎よりも強力な構造をしていたことを意味します。

 

 そして結果から

「成体と亜成体とでは異なる戦略で獲物を狩っていた」

と考察されました[注11]

老いた成体『スー』の頭骨レプリカ(筆者撮影)

 

 

 全体で見ても、それぞれの部位で見ても、成体のティラノサウルスの頭骨は非常に頑丈な構造だったのです。

 

 

強力な顎の筋肉

 

 どんなに「頑丈な頭骨」と「分厚くて丈夫な歯」を持っていても、顎を動かす筋肉がなければ、強い力でものを噛むことは出来ないでしょう。

 

 ティラノサウルスの顎の筋肉や筋力についても、これまでに複数の研究論文が出版されています。

 

 2017年の研究論文では、今生きているアメリカアリゲーターの顎の筋肉の構造を基にして、成体のティラノサウルスの顎の筋肉を復元した図が制作されました[注12]

 

 

この図を見ると、成体のティラノサウルスの幅広い後頭部とそこに収まる分厚い顎の筋肉がよくわかります。

 

 先述したとおり、下顎にかかる筋肉の力の推定については2022年に研究論文が出版されています。そこで算出された下顎にかかる筋力の最大推定値は、『スー』というニックネームが付けられた老いたティラノサウルスのもので、94,729.6ニュートン(≒9,659.7重量キログラム、約9.7トン)でした[注11]

 

 2023年の研究論文では、複数のティラノサウルスだけではなく他のティラノサウルス上科の頭骨も対象にした解析と筋力の推定をおこないました。

 

 この研究において算出された顎の筋力の最大推定値は、先ほどと同じく『スー』の63,322ニュートン(≒6,457.0重量キログラム、約6.5トン)でした[注13]

 

同じ『スー』を研究対象にしていても、研究の方法によって身体能力に関する数値が全然違ってしまうのが、古生物の身体能力についての研究における難しい点の一つなのですが、いずれにせよ、高い数値である事はわかっていただけると思います。

 

 ※少しややこしいのですが「噛む力の数値」と「顎の筋力の数値」は別物です。しかしながら成体のティラノサウルスの場合はそのどちらにおいても非常に高い推定値が算出されています。

 

 ティラノサウルスの顎を開く角度については、デジタルモデルに顎の筋肉を復元して顎の開く角度を推定した研究論文が2015年に出版されています。
その研究でのティラノサウルスの顎を開く最大の推定角度は63.5°- 80.0°と、同じく研究対象になったアロサウルスの顎を開く最大の推定角度79.0°- 92.0°よりも小さく、

「ティラノサウルスとアロサウルスとで、それぞれ違う狩りのし方をしていた」

と考察されました[注14]

 

 

バナナみたいな分厚い歯

 

 どんなに「頑丈な頭骨」と「強力な顎の筋肉」を持っていても、分厚くて丈夫な歯がなければ、強い力でものを噛むたびに歯がすぐに抜けたり折れたりするでしょう。

 

 ティラノサウルスを含む成体のティラノサウルス科の歯はパキドント Pachydont(意味: 分厚い歯)というタイプの歯で、文字どおりバナナみたいな分厚い見た目をしています[注15]


 この歯は生えている位置によって長さや形が少し異なり、生えている顎の骨に基づいて、上顎の前の歯(前上顎骨歯)・上顎の歯(上顎骨歯)・下顎の歯(歯骨歯)の3つに分けられます[注16]

 

 そして成体のティラノサウルスの歯の数は合計54-60本と、個体によって何本か数の違いはありますが、成長段階によって歯の数と分厚さが変わっていったと考えられています。

 

 少し詳しく説明すると、“ナノティラヌス”のホロタイプ標本を含む亜成体のときに少し歯の数が増え、その後の亜成体から成体へと成長するにつれて、歯の形は分厚く、数も減っていき、成体になると合計で54-60本になっていったと考えられています[注6]

 

 そしてその分厚い見た目のとおり、かなりの圧力を生み出す構造をしていたと考えられています。上顎の歯(上顎骨歯)については、ティラノサウルスの噛む力についてさまざまな側面から調べた2017年の研究論文で、成体『ペックス・レックス』の“右第5上顎骨歯の先端1ミリメートル”に対して測定された圧力について2974メガパスカル(≒30,326キログラム/平方センチメートル、30.3トン/平方センチメートル)という非常に強力な推定値が算出されています[注12]

成体『ペックス・レックス』の頭骨レプリカ(筆者撮影)

 

 

 下顎の歯(歯骨歯)についても、彼らの下顎の骨の強度や下顎にかかる筋力を調べた2022年の研究論文で、老いた成体『スー』の歯骨歯の先端に対して測定された圧力について1000メガパスカル(≒10,197キログラム/平方センチメートル、10.2トン/平方センチメートル)以上という推定値が算出されています[注11]

 

 さらに、それぞれの歯の両縁をよく見ると鋸歯と呼ばれるギザギザがあり、その鋸歯が連なる列をカリナと呼びます[注15]

成体『スタン』の実物の歯(筆者撮影 赤色の線でカリナを示す)

 

 

 そして、ティラノサウルスの噛む力についてさまざまな側面から調べた2017年の研究論文では

「歯の両縁に見られるカリナも獲物の骨を噛み砕くときに役立っていた」

と考察されました[注12]

 

 また、成体のティラノサウルスのそれぞれの歯に対して新しい歯が形成されるペースについては2020年の研究論文で718日-1,331日(約2年-約3.6年)と推定されています[注17]。ですから、たとえ折れても、また新しい歯が生え替わっていったのです。

 

それぞれの歯の役割

 バナナみたいに分厚くて強力な圧力も生み出せる成体のティラノサウルスの歯ですが、先述したとおり生えている位置によって長さや形が少し異なるので、それぞれの役割も少し違っていたと考えられています。

 

 ティラノサウルスの歯のうち、上顎の前の歯(前上顎骨歯)の役割については、頭骨について記載した1912年の研究論文で

「引き裂く動きに適していた」

と記述されました[注2]

 

 2012年の研究論文では、成体のティラノサウルスを含むティラノサウルス科の歯の両縁に見られるカリナの角度を調べ上げ、歯が生えている位置によってカリナの角度にも違いが見られることを明らかにしました。

 

 そして生えている位置によって異なるカリナの角度と歯の長さや形を踏まえ、

「前方の歯[前上顎骨歯(写真の黄緑色)・第1・第2上顎骨歯(写真の青色)・第1・第2・第3歯骨歯(写真の水色)]は獲物を掴んだり引っぱったりするのに適していて、そこよりも後方の歯は肉をスライスしたり切断したりするのに適していた」

と考察しました[注18]

下から撮影した成体『スタン』の頭骨レプリカ(筆者撮影)

 

 

まとめ

 「ティラノサウルスの噛む力は恐竜のなかで一番強い!」というフレーズは最近の恐竜番組や図鑑・書籍ではお決まりのフレーズと言えるでしょう。

 

 推定された噛む力の数値だけを見ても十分に「強い」と思えますが、その噛む力を生み出すには「頑丈な頭骨」と「分厚い歯」、そして「強力な顎の筋肉」の3つが必要不可欠でした。

 

 現在考えられている成体のティラノサウルスの食事の方法は “puncture and pull”と呼ばれています。獲物に歯を突き立ててから時には骨ごと力強く引きちぎる食べ方であり、正に、この3つの強みを存分に活かした食べ方であるといえるでしょう。

 

 この“puncture and pull”と呼ばれる食べ方が最初に考察されたのも、成体のティラノサウルスによると考えられる噛み跡が残されたトリケラトプス Triceratops の骨盤とエドモントサウルス Edmontosaurus の後肢の趾の骨についての研究論文でした[注19]

噛み跡が残されたトリケラトプスの実物の骨盤(筆者撮影)

 

 生きたティラノサウルスの食事や狩りが見られないのは私としても非常に残念ですが、化石そのものを観察して分かること・化石を対象にした研究から分かることも多少はあるのです。少なくとも、成体のティラノサウルスの「頑丈な頭骨」と「分厚い歯」については分かってきたことが比較的多いと考えています。

参考文献(本文登場順) 

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【著者紹介】恐竜のお兄さん 加藤ひろし

恐竜についての難しい研究論文について、わかりやすく解説しています。
そのほかにも、動物園・博物館・恐竜イベント等をさらに楽しむ為に注目すべきポイントについて紹介します。幅広い知識を子供から大人まで、ご要望に応じた層に分かりやすく対応いたします!
出身地:東京都
誕生日:1993年10月28日
身長:167cm
資格:学芸員資格(博物館資料の収集・整理・保管・展示・調査など)
   大型特殊自動車免許(ブルドーザー・ショベルカー・クレーン・除雪車など)
   車両系建設機械(整地・運搬・積込み用及び掘削)運転技能講習修了

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