ブラジルの恐竜の骨に残る微細構造
長さ約23マイクロメートル、幅約20マイクロメートルの微細構造と、血液中で使われる分子の化学的痕跡が、約1億1500万年前にブラジルに生息していた恐竜の脚の骨の内部から見つかった。研究者らは、この構造を鉱物化した赤血球と解釈しているが、独立した専門家はその特定に異議を唱えている。
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2026年11月2日に米科学アカデミー紀要（PNAS）に掲載された研究は、白亜紀前期に二足歩行していた捕食者、アラタサウルス・ムセウナシオナリ（Aratasaurus museunacionali）を調べた。化石はブラジル北東部セアラー州の石こう鉱山で見つかった。残存する骨には、右の大腿部、下腿部、足の一部が含まれる。
オーストラリア・パースのカーティン大学で有機地球化学・同位体地球化学を専門とするクリティ・グライス氏が率いるチームは、ヘムBと、化学的に変化した類縁物質である3,8-ジエチルヘムBを検出した。ヘムは鉄を含む成分で、赤血球の主要な酸素運搬タンパク質であるヘモグロビンの働きを助ける。
研究者らは特に、骨の血管が通っていた管、すなわち血管チャネル内の微細構造から、こうした化学物質が見つかった点を重視している。過去の研究でも、恐竜化石から血球の可能性がある形状が報告されていた。このチームは、構造の位置、鉱物による保存、化学的証拠が組み合わさることで、今回の主張の根拠がより強まるとしている。
筆頭著者のグライス氏は、地質学的な時間を経ても痕跡が残ったことについて、次のように述べた。
恐竜の血液が入った小瓶を見つけたわけではありません。見ているのは、古代の生物の痕跡が鉱物と分子の形で響き残ったものです。科学的にはその方がはるかに興味深いのです
異例の経緯をたどった若い捕食者
アラタサウルスは全長約3.1メートル、体重は約35キログラムと推定される。研究対象の個体は死亡時、恐らく4歳ほどで、幼体または若い成体にあたり、まだ成長中だった可能性がある。
化石は、アラリペ台地地域にあるロムアルド層のミナ・ペドラ・ブランカ遺跡で見つかった。同地域はセアラー、ペルナンブーコ、ピアウイの各州が接する一帯に広がる。ロムアルド層は、化石が非常に良好な状態で保存されることで知られている。
研究共著者でブラジル国立博物館の古生物学者、アレクサンダー・ケルナー氏によると、この動物の遺骸は古代の湖底に沈んだ。骨格の大部分は失われたが、残った脚の骨から、最終的に解剖学的情報と化学分析用の試料の両方が得られた。
標本は、はるかに最近の災害も免れた。2018年に火災で施設が大きな被害を受けた際、国立博物館で化石の修復作業が進められていた。ケルナー氏によると、化石が保管されていた区画は炎を免れた。
石こう鉱山から分子研究へ
この発見の背景には、ブラジルと各国の研究者による約20年にわたる取り組みがある。化石の修復時に残った小さな破片が、ごく微量の有機化合物を検出できる機器で分析するための貴重な試料となった。
- 2008年：セアラー州の石こう鉱山で化石が発見され、サンタナ・ド・カリリにあるプラシド・シダーデ・ヌーヴェンス古生物学博物館に収蔵された。
- 2016年：さらなる研究のため、標本がリオデジャネイロの国立博物館に送られた。
- 2018年：化石が国立博物館の火災を免れた。
- 2020年：ジュリアナ・サヨン氏が率いるチームが、アラタサウルス・ムセウナシオナリを新種として記載した。
- 2026年11月2日：微細構造と血液関連の化学物質を調べた研究がPNASに掲載された。
新たな研究に参加したブラジルの研究者には、カリリ地域大学のレナン・バンティン氏とアントニオ・サライバ氏、リオデジャネイロ連邦大学国立博物館のサヨン氏とケルナー氏が含まれる。ドイツ、日本、米国の研究機関の研究者も参加した。
形状と化学物質をどう結び付けたか
チームは顕微鏡観察、鉱物分析、分子化学分析を組み合わせた。それぞれの手法で謎の異なる部分、つまり構造の形状、それを保存したもの、残存していた有機化合物を調べた。
高速液体クロマトグラフィーで、化石から抽出した化合物を分離した。続いて質量分析により、分子量と化学的パターンから化合物を特定した。紫外光と可視光の吸収などの測定値は、本物の現代標準試料と比較した。
ラマン分光法と電子顕微鏡も、別の証拠をもたらした。ラマン分析は、光と物質の相互作用から化学的性質を明らかにする。電子顕微鏡は、通常の光学顕微鏡では見えない細部を観察できる。これらの手法を組み合わせることで、微細構造内にあるヘム関連のシグナルを特定する助けとなった。
グライス氏は、同じ物理的環境で複数の観察結果を結び付けられる点に意義があると述べた。抽出液に血液関連の分子が含まれることは一つの手掛かりだが、かつての血管内にある特定の構造の内部でその化学物質を確認できれば、研究者らはより詳しい説明を検証できる。
チームは汚染の可能性も調べ、周囲の微生物や植物が検出されたヘムの由来である可能性は低いと結論付けた。化石の骨は何百万年もの間、堆積物や水、生物と接触し、そうしたものが独自の有機物質を持ち込むこともあるため、この評価は重要だ。
マンガン鉱物が保存に寄与した可能性
天然に存在するマンガン酸化鉱物のハウスマン鉱が、赤血球と特定された構造に付随していた。研究者らは、化石化の初期に鉱物が形成されたことで、分解によって形が失われる前に細胞が安定化、あるいは形を写し取られた可能性があると提案している。
急速な埋没も寄与した可能性がある。チームの説明では、酸素が少なく、微生物マットが存在する環境が想定されている。微生物マットとは、表面に共に生息する微生物が薄い層を形成したものだ。こうした条件は、腐敗を遅らせるとともに、鉱物による保存を促した可能性がある。
提案された過程では、埋没環境と微細な証拠が結び付けられている。堆積物が遺骸を覆い、局所的な特異な化学環境が鉱物の形成を促し、結果として生じた構造とともに一部の有機化合物が残ったというものだ。こうした化石の例外的な保存状態に至った時期や化学的な過程は、なお仮説にとどまる。
ヘムは、ヘモグロビン全体のタンパク質よりはるかに小さい。そのため、ヘムとその変化生成物の発見により、研究者らは動物の生物学的特徴に由来する化学成分を調べられる。回収されたのは鉱物化した構造と分子の痕跡であり、液体の血液が保存されていたわけではない。
独立した専門家が細胞との特定に異議
研究に参加していないノースカロライナ州立大学の分子古生物学者メアリー・シュバイツァー氏は、微細構造をどう解釈するかに異議を唱えている。論点は形状と大きさ、そして鳥類や爬虫類などの赤血球に見られると予想される特徴が確認できない点だ。
成熟したヒトの赤血球は、遺伝物質を収める区画である核を失う。一方、鳥類や爬虫類の赤血球には核が残り、通常は目立った膨らみが生じる。シュバイツァー氏によると、化石の構造はより凹んでいるように見え、その膨らみもない。
またシュバイツァー氏は、この構造が哺乳類以外の動物の赤血球の大半より小さいとみている。見た目について異議を述べ、次のように語った。
形態的な類似性が認められない
研究著者らは、血管チャネル内に多数の構造があること、鉱物化していること、そしてそれらに関連するヘム由来の化学シグナルという複合的な証拠を根拠に、赤血球と解釈している。シュバイツァー氏は、生物由来の分子が地質学的な時間を経ても残り得ることを認め、新たな分子分析技術の活用を歓迎する一方、今回の構造が赤血球だという見方には納得していない。
したがって、中心的な対立点は構造の正体だ。著者らは、化学的証拠に裏付けられた細胞の残存物とみる一方、シュバイツァー氏は、見た目の構造がこの恐竜に想定される細胞とは合致しないと考えている。
鳥類の血液との比較が示すこと
化石の構造は、平均で長さ22.97マイクロメートル、幅19.54マイクロメートルだった。1マイクロメートルは1ミリメートルの1000分の1で、これらの物体は肉眼ではまったく観察できないほど小さい。
研究で示された比較では、現代の鳥類の赤血球の幅は約7.5〜13マイクロメートルとされる。この数値を使うと、化石の構造は幅が約1.5〜2.6倍ある。ほぼ球形と記述された一方、現代の鳥類の赤血球はよりはっきりと細長い形をしている。
鳥類との比較と、シュバイツァー氏による幅広い種類の動物との比較では、大きさに関する評価が異なる。また同氏の批判には凹んだ形状と核の膨らみの欠如も含まれ、これらの特徴は大きさの測定だけでは判断できない。
酸素運搬は動物のエネルギー需要と関わるため、細胞の大きさは研究者らの関心を集めている。チームは、分子研究が将来的に絶滅動物の血液の進化、代謝、活動を調べる助けになることを期待している。アラタサウルスの体温や活動レベルの直接的な推定は示されていない。
コラーゲンの痕跡が古代生物の手掛かりを補う
この化石からは、骨やその他の結合組織に多く含まれる構造タンパク質、コラーゲンに関連するアミノ酸も検出された。アミノ酸は、タンパク質を構成する小さな化学単位だ。
この発見によって、調査対象は血液の化学的性質にとどまらないものとなった。骨には、酸素運搬に関連する化合物だけでなく、骨を支える組織に関連する証拠も残されており、研究者らは複数種類の古代生物由来物質を調べられる。
古代のコラーゲンタンパク質そのものや恐竜のDNAは回収されなかった。グライス氏は、複雑な生物学的情報を持つ大きな分子は、小さな分子や化学的に変化した残存物とは保存特性が異なると説明した。
今回の発見に関連して言及された、報告例の中で最も古いDNAは、約200万年前のグリーンランドの堆積物から見つかったものだ。アラタサウルスの化石は約1億1500万年前のもので、今回の研究は、それよりはるかに長い期間にわたって選択的に残った化学的痕跡を扱っている。
グライス氏は、この研究が生物学的情報がどれほど長く残り得るかを調べ続けるよう科学者らを促すと述べた。
この研究が促すのは、一定期間を過ぎれば生物学的情報はすべて消失すると決めつけるのではなく、分子が保存される限界を引き続き検証することです
博物館に残る小さな破片が新たな答えをもたらす可能性
アラタサウルスの分析には、化石の修復時に残った小さな破片が使われた。この点は博物館にとっても実務上の意味がある。過去の作業で保管された破片に、従来の手法では検出できなかった化学物質が含まれている可能性があるからだ。
分子分析の中には、試料を粉砕するなどして消費するものもあり、試料の選定が重要になる。残存する破片を使えば、主要な化石を解剖学的研究や展示に利用できる状態に保ちながら、分析用の試料を確保できる。
今後の研究では、血管構造、鉱物、ヘムの化学的性質が組み合わさった同様の例が、ほかの標本にも見られるかを調べられる。化石間の比較は、保存過程を調べ、細胞の特定をめぐる意見の相違に対応する上でも役立つだろう。
カーティン大学地球・惑星科学部長のマーティン・ヴァン・クランケンドンク氏は、宇宙における生命を研究する宇宙生物学への応用の可能性も指摘している。地球上の過酷な環境でどのような生物学的痕跡が残るのかを理解すれば、地球外にある古代生命の痕跡探しにも役立つ。
古生物学にとって、当面の機会はより身近なところにある。化石の微細な構造と化学的性質を結び付けられる機器を使い、既存の標本コレクションを調べることだ。ブラジルのこの標本は、不完全な脚のわずかな破片も、改めて調べる価値があることを示している。
要点
- 2026年11月2日に発表された研究で、約1億1500万年前の恐竜化石からヘム関連化合物が特定された。
- 化石はブラジル・セアラー州の若いアラタサウルス・ムセウナシオナリのもので、全長は約3.1メートル。
- 研究者らは、骨の血管チャネル内にある微細構造を鉱物化した赤血球と解釈している。
- 独立した古生物学者メアリー・シュバイツァー氏は、形状と大きさ、核の膨らみがないことを挙げ、この特定に異議を唱えている。
- ハウスマン鉱による鉱物化と、酸素の少ない環境での急速な埋没が、構造と化学物質の保存に寄与した可能性がある。
- チームはコラーゲンに関連するアミノ酸も検出した。古代のタンパク質そのものや恐竜のDNAは回収されていない。
- 今回の発見により、博物館が保管する既存の破片から分子の痕跡を調べる道が開かれる。
