方形頬骨Quadratojugal[1]は、現生の爬虫類両生類を含む、数多くの脊椎動物に存在する頭蓋骨を構成するの一つ[2]

方形頬骨
スピノサウルス・エジプティアクスの頭骨。水色が方形頬骨。
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解剖学と機能

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方形頬骨を持つ動物においては、方形頬骨は前側で頬骨、上側で鱗状骨と典型的に接続される。多くの場合、方形頬骨は上顎の後腹側に位置する[3]。現在の多くの四肢動物においては、方形頬骨は失われているか、他の骨と癒合しており、現存しない。癒合しない方形頬骨を持たない現生四肢動物の例には、有尾目両生類哺乳類鳥類有鱗目爬虫類がいる[4]

個体発生学的には、方形頬骨は膜性骨であり、脳函を形成する。鱗状骨と方形頬骨は互いに頬の領域を形成し[5]、顔の筋肉に数多くの付着面をもたらす[6]

爬虫類と両生類

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ムカシトカゲ属の頭骨。方形頬骨(12)は方形骨と癒合する。

大部分の現生爬虫類および両生類において、方形頬骨は卓越した細長い頭蓋骨の骨であり、頭蓋骨の後眼窩域に位置する[7]。多くの爬虫類では、方形頬骨の内側面は顎関節に寄与する方形骨と関節する。爬虫類の進化の初期段階においては、双弓類は方形頬骨および頬骨からなるlower temporal barを進化させた。このlower temporal barは双弓類の頭骨の外側に位置する大型の孔の一つである下側頭窓の下側境界を形成する。しかし、現生の有鱗目(トカゲおよびヘビ)を含む多くの双弓類はlower temporal barを失っている[8]ワニ目ムカシトカゲ目には方形頬骨が保存されている。カメ目も方形頬骨を持つと見られている[8]。現生両生類の間では方形頬骨は無尾目無足目に存在することが知られているが、有尾目において明白には存在しない[9]

鳥類

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現生鳥類では、方形頬骨は薄く棒状の骨要素として頭蓋骨に存在する。骨化において、頬骨と方形頬骨は癒合してjugal barを形成する。Jugal barは鳥類以外の双弓類におけるlower temporal barと相同である。頬骨および方形頬骨から派生したjugal barの部分は後眼窩骨鱗状骨と関節する。これにより方形骨は上顎を開く際に回転運動が可能となり、頭蓋運動英語版が促進されている[10][6]

哺乳類

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哺乳形類を含む派生的なキノドン類は方形頬骨を失っており、小型の方形骨が鐙骨と関節し聴覚機能に寄与する。現生哺乳類では方形骨は内耳を構成する耳小骨の一つである砧骨に進化している[11]。これは哺乳類の系統の共有派生形質であり、化石が哺乳類のものであるかの同定に用いられている[6]

進化

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起源

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エウステノプテロンの頭蓋骨。方形頬骨はピンク色で塗られている。

方形頬骨は四肢動物を含む肉鰭類に起源を持つ可能性が高い。方形頬骨に似た位置にある小型の骨は板皮類エンテログナトゥス英語版や初期の条鰭類ミミピスキス英語版ケイロレピス)にも見られるものの、 当該の骨が方形頬骨と相同かは明らかでない。方形頬骨はコエラカントゥスやオニコドゥス科には存在しないが、現生のハイギョの遠縁にあたるポロレピス目英語版には明確に存在する。多くの古生物学者は方形頬骨が魚類のpreoperculum[注 1]から派生して形成されたと主張しているが、preoperculumが形成される以前に方形頬骨が存在したと考える研究者もいる。全ての四肢動物型の魚類 (enは方形頬骨を持ち、子孫である四肢動物に受け継がれている。パンデリクチスティクタアリクなどのElpistostegalia (enは初めて方形頬骨と頬骨が接した脊椎動物である。彼ら以前には、頬骨は小型の骨であり、上顎骨鱗状骨により方形頬骨から隔てられていた[12]

広義の両生類は、典型的に長方形に類似する長い方形頬骨を持つ。彼らの方形頬骨は上顎骨・頬骨・鱗状骨・方形骨と接する。伝統的に爬形類と考えられていた複数の系統では、頬骨は下側に拡大し、方形頬骨および上顎骨との接触が小さくなる。これは爬虫類にも例が見られており、爬虫類においては完全に接触が失われている。大部分の有尾目は中新世ケロトリトン英語版を例外として方形頬骨を持たない[13]無足目に似た三畳紀ステレオスポンディリ英語版に属するキンレステゴフィス英語版[9]古生代細竜目のグループであるリソロフィス目[14]でも方形頬骨は失われている。

単弓類

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単弓類テロケファルス亜目ゴリニクス英語版の頭蓋骨。方形骨-方形頬骨複合体がq-qjとして表記されている。

単弓類において、方形頬骨は進化史において大きな変化を遂げている。エオティリス科英語版カセア科といった初期の単弓類は長い方形頬骨を有し、方形頬骨-上顎骨の接触を再獲得した例も見られている[15]ゴルゴノプス亜目テロケファルス類ディキノドン類を含む大半の獣弓類では、方形頬骨は小型で、頬骨と長く接する。多くの場合は小型の方形骨と癒合して複合体を形成する[16]キノドン類トリナクソドンは分かれた方形頬骨を維持している。キノグナトゥスなどの他のキノドン類は方形骨-方形頬骨複合体が頭蓋骨の内部に隠れており、緩く関節する大型の鱗状骨に側面を覆われている[17]

竜弓類

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爬虫類と鳥類を含む竜弓類においては、方形頬骨と上顎骨の接触が完全に失われている。双弓類では、方形頬骨と頬骨は先述のように下側頭窓の下側境界を定義するlower temporal barを形成する。ペトロラコサウルスヨンギナ英語版などの初期の双弓類は両生類・「無弓類」・初期の単弓類と同様に方形頬骨が長く、lower temporal barの大部分を占める。しかし、より派生的な双弓類のメンバーでは、頭骨の側頭部に大きな形質変化が生じており、方形頬骨の構造にも影響した[8]

 
主竜様類プロラケルタ英語版の頭蓋骨。不完全なlower temporal barを持ち、153-0が方形頬骨を指す。

双弓類は不完全なlower temporal barを持ち、方形頬骨と頬骨が互いに関節していない場合が多い。このためアーチ状構造を持つ下側面頭窓は下側で開口する。不完全なlower temporal barあるいはそれが存在しない様子は、ペルム紀クラウディオサウルス英語版で最初に見られており、他のペルム紀・三畳紀の双弓類の大部分にも引き継がれている。ただし、三畳紀のタニストロフェウス科英語版タラットサウルス類英語版ピストサウルス上科英語版といった複数の海棲爬虫類では方形頬骨が完全に失われている。有鱗目も方形頬骨を欠いているが、初期の有鱗目に近縁なマルモレッタ英語版などの属種では方形頬骨が維持されている。Lower tempral barを持たない魚竜は方形頬骨が上下に高く、下側頭窓の上に伸びて後眼窩骨と接する。プロガノケリスなど初期のカメも上下に高い方形頬骨を持ち、下側頭窓の影響を一切受けずに頬骨と接する[8]

 
ドロマエオサウルス科恐竜であるドロマエオサウルスの頭蓋骨。方形頬骨は水色。

三畳紀の爬虫類にはlower temporal barを再獲得したものもいるが、彼らのlower temporal barの大部分は方形頬骨でなく頬骨で形成されている。これらの爬虫類では、方形頬骨は小型のLまたはT字型で、頭蓋骨の後端に位置する。ゲフィロサウルス英語版などの初期ムカシトカゲ目は不完全なlower temporal barを持ち、方形頬骨は方形骨と癒合する。現生のムカシトカゲなど、より後の時代のムカシトカゲ目のメンバーは、依然として方形骨と方形頬骨が癒合するものの、完全なlower temporal barを持つ。ワニ恐竜など主竜類を含む主竜形類(Archosauriformes)の全てのメンバーは完全なlower temporal barを持つ。これは板歯目トリロフォサウルス英語版、複数のリンコサウルス類英語版コリストデラ類英語版でも同様である[8]

現生鳥類は薄い添え木状の頬骨と同化した方形頬骨を持つ。しかし、アーケオプテリクスプテリゴルニス英語版といった中生代鳥群では、方形頬骨が分かれたまま保存されている。非鳥類型恐竜もまた、分かれた方形頬骨を持っている[18]

脚注

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注釈

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  1. ^ Operculumは鰓蓋。

出典

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  1. ^ 鮫島正道、大塚閏一鳥類の方骨の形態学的観察」『日本鳥学会誌』第35巻第4号、1987年、129-144頁、doi:10.3838/jjo.35.129  
  2. ^ Lecointre, Guillaume; Le Guyader, Hervé (2006). The tree of life: a phylogenetic classification. Harvard University Press, 2006. pp. 380. ISBN 9780674021839. https://archive.org/details/treeoflifephylog0000leco December 10, 2011閲覧。 
  3. ^ Homberger, Dominique G. (2004). Vertebrate dissection. Walker, Warren F. (Warren Franklin), Walker, Warren F. (Warren Franklin). (9th ed.). Belmont, CA: Thomson Brooks/Cole. ISBN 0-03-022522-1. OCLC 53074665 
  4. ^ Schwenk, Kurt (2000). Feeding: Form, Function and Evolution in Tetrapod Vertebrates (1st ed.). Academic Press. pp. 537. ISBN 9780080531632. https://books.google.com/books?id=f7exUolnxugC&pg=PA193 December 10, 2011閲覧。 
  5. ^ Romer, Alfred Sherwood, 1894-1973. (1978). The vertebrate body : shorter version. Parsons, Thomas S. (Thomas Sturges), 1930- (5th ed.). Philadelphia: Saunders. ISBN 0-7216-7682-0. OCLC 3345587 
  6. ^ a b c Kardong, Kenneth V. (2012). Vertebrates : comparative anatomy, function, evolution (6th ed.). New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-352423-8. OCLC 664665896 
  7. ^ Wang, Min; Hu, Han (January 2017). “A Comparative Morphological Study of the Jugal and Quadratojugal in Early Birds and Their Dinosaurian Relatives: The ZYGOMA OF EARLY BIRDS” (英語). The Anatomical Record 300 (1): 62–75. doi:10.1002/ar.23446. PMID 28000410. 
  8. ^ a b c d e Müller, Johannes (2003-10-01). “Early loss and multiple return of the lower temporal arcade in diapsid reptiles” (英語). Naturwissenschaften 90 (10): 473–476. Bibcode2003NW.....90..473M. doi:10.1007/s00114-003-0461-0. ISSN 1432-1904. PMID 14564408. 
  9. ^ a b Huttenlocker, Adam K.; Small, Bryan J.; Pardo, Jason D. (2017-07-03). “Stem caecilian from the Triassic of Colorado sheds light on the origins of Lissamphibia” (英語). Proceedings of the National Academy of Sciences 114 (27): E5389–E5395. doi:10.1073/pnas.1706752114. ISSN 1091-6490. PMC 5502650. PMID 28630337. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5502650/. 
  10. ^ Wang, Min; Hu, Han (2017). “A Comparative Morphological Study of the Jugal and Quadratojugal in Early Birds and Their Dinosaurian Relatives” (英語). The Anatomical Record 300 (1): 62–75. doi:10.1002/ar.23446. ISSN 1932-8494. PMID 28000410. 
  11. ^ Luo, Zhe-Xi (13 December 2007). “Transformation and diversification in early mammal evolution” (英語). Nature 450 (7172): 1011–1019. Bibcode2007Natur.450.1011L. doi:10.1038/nature06277. ISSN 1476-4687. PMID 18075580. http://files.mammalogie.webnode.cz/200000017-880ec89092/Luo2007%20Transformation_and_diversification_in_early_mammal_evolution.pdf. 
  12. ^ Gai, Zhikun; Yu, Xiaobo; Zhu, Min (January 2017). “The Evolution of the Zygomatic Bone From Agnatha to Tetrapoda”. The Anatomical Record 300 (1): 16–29. doi:10.1002/ar.23512. ISSN 1932-8494. PMID 28000409. 
  13. ^ Kupfer, Alexander; Poschmann, Markus; Schoch, Rainer R. (2015-03-01). “The salamandrid Chelotriton paradoxus from Enspel and Randeck Maars (Oligocene–Miocene, Germany)” (英語). Palaeobiodiversity and Palaeoenvironments 95 (1): 77–86. doi:10.1007/s12549-014-0182-8. ISSN 1867-1608. 
  14. ^ Marcello Ruta, Michael I. Coates and Donald L. J. Quicke (2003). “Early tetrapod relationships revisited”. Biological Reviews 78 (2): 251–345. doi:10.1017/S1464793102006103. PMID 12803423. http://pondside.uchicago.edu/oba/faculty/coates/5.RutCoaQuick2003.pdf. 
  15. ^ Reisz, Robert R.; Godfrey, Stephen J.; Scott, Diane (2009). “Eothyris and Oedaleops: do these Early Permian synapsids from Texas and New Mexico form a clade?”. Journal of Vertebrate Paleontology 29 (1): 39–47. doi:10.1671/039.029.0112. 
  16. ^ Parrington, F.R. (1946). “LXXIV.—On the quadratojugal bone of synapsid reptiles”. Annals and Magazine of Natural History 13 (107): 780–786. doi:10.1080/00222934608654599. 
  17. ^ Crompton, A.W. (1972). “The evolution of the jaw articulation of cynodonts”. Studies in Vertebrate Evolution. Edinburgh: Oliver & Boyd. pp. 231–251. https://www.researchgate.net/publication/275345018 
  18. ^ Wang, Min; Hu, Han (2017-01-01). “A Comparative Morphological Study of the Jugal and Quadratojugal in Early Birds and Their Dinosaurian Relatives” (英語). The Anatomical Record 300 (1): 62–75. doi:10.1002/ar.23446. ISSN 1932-8494. PMID 28000410.