マンモスの牙が明かす、毛深い（そして前例のない）物語

アラスカ大学のマシュー・ウーラー研究室の外の廊下で、ドラマが繰り広げられている。彼と同僚たちは、ストロンチウム、窒素、酸素の同位体の濃度を測った大きな紙をテープで貼っている。これらの数字は、1万7000年以上前に生きていたケナガマンモスの生涯を物語っている。誕生、成長期を迎えて群れから追い出されたこと、アラスカ北部のブルックス山脈を何度も往復したこと、そして最後に餓死したことなどだ。

本日サイエンス誌に論文として発表されたこの研究は、ケナガマンモス1頭の生態を初めて解明したものだ。ウーラー氏と共著者らは、マンモスの牙の1本を構成する同位体に基づいて、マンモスの行動を地図化し、何を食べていたかを解明した。このデータは、マンモスの行動に関する科学者の知識の空白を埋め始めており、他の先史時代の種の行動を地図化する新しい方法にもなり得る。最終氷河期末期にマンモスがストレス要因にどのように反応したかについて科学者に理解を深めさせることで、この研究は、地球温暖化によって環境が変化する中で、今日の大型哺乳類に何が起こるのかをより正確に予測するのに役立つ可能性がある。

「まるで目の前でメロドラマが繰り広げられているようでした」と、チームが廊下で組み立てた年表についてウーラー氏は語る。「まるで美しい光景でした」

同位体とは、特定の元素の変異体です。例えば、ストロンチウムには、⁸⁴ Sr、⁸⁶ Sr、⁸⁷ Sr、⁸⁸ Srという4つの安定した天然同位体が存在します。いずれも陽子の数は同じですが、中性子の数は異なります。これらの同位体は、岩石、水中、海底など、あらゆる場所に存在しますが、その比率は場所によって異なります。つまり、例えば⁸⁷ Srと⁸⁶ Srの比率は、特定の地域の住所のようなものになります。数千年前、マンモスが草原のツンドラで草を食んでいた頃、これらの同位体は土壌から食物、そして体へと移動していたと考えられます。「同位体的に言えば、あなたはあなたが食べたものでできているのです」とウーラー氏は言います。

人間の同位体は、髪の毛や歯から骨に至るまで、体のあらゆる部分に分布しています。マンモスの場合、頭蓋底に付着する一点から成長する牙も例外ではありません。ミネラルや同位体は毎日血流を介してこの基部に蓄積され、長い時間をかけて層状に蓄積されてきました。木の幹の年輪のように、これらの層はマンモスが生涯を通じてどこを歩んだか、つまり牙の先端で誕生してから、基部に層が加わらなくなる死に至るまでの記録を残しています。

ケナガマンモスが闊歩していた時代から世界は大きく変化しましたが、アラスカの岩石や土壌に含まれる独特の同位体比はほぼ変わっていません。牙の同位体プロファイルと現在の地形の同位体を照合することで、研究者たちはマンモスが長年にわたりどこで食事をしていたかを追跡することができました。

「ストロンチウム同位体は地質とともに変化するため、変化は非常にゆっくりと起こります」と、オタワ大学の地質学者で論文の共著者であるクレマン・バタイユ氏は述べている。ある地域の同位体組成が変化するには、大量の新しい土壌が形成されなければならなかったが、このケナガマンモスが生息していた初期完新世以降、アラスカのこの地域ではほとんどそのようなことは起こっていない。バタイユ氏によると、アラスカ北部は比較的手つかずの状態を保っている。これは、土壌や岩石を移動させるような氷河作用や人間の活動がほとんどなかったためだという。

まず、研究チームは同位体マップを作成する必要がありました。アラスカ全土に生息する現代のげっ歯類の歯からサンプルを採取することで、このマップを作成しました。科学者たちはこれらのげっ歯類が長距離を移動しないことを知っているため、その歯から特定の地域の同位体分布を詳細に把握できると考えました。

次にウーラー氏は、長さ5フィート（約1.5メートル）を超える牙を選んだ。これは、下顎骨を含む他の骨と一緒に発見された一対の牙のうちの1本だった。化石は長い年月をかけてバラバラになったり、川に運ばれたり、山腹をゆっくりと滑り落ちたりして、ばらばらになってしまうことがある。しかし、これらすべての断片が一緒に見つかったことで、研究者たちはこれがマンモスの死因であるとほぼ確信できた。そして、これはマンモスの生涯を紐解く上で重要だった。「私たちの出発点は、まさにその終着点でした」と彼は言う。

骨から採取したDNAから、マンモスはオスであることが判明しましたが、研究者たちはより多くの情報を得るために、牙を半分に割り、堆積した鉱物の輪をよりよく観察しました。彼らはレーザーを用いて、マンモスの生誕初期の記録が残る先端部の物質から、最期の記録が残る根元の部分まで、各層から微小なサンプルを採取しました。

研究者たちは、牙のデータを齧歯類の同位体マップに重ね合わせたところ、このマンモスはユーコン川下流域で生まれ、幼少期をアラスカ内陸部のブルックス山脈とアラスカ山脈の間で草を食んで過ごしたことを発見した。16歳頃に性成熟に達すると、マンモスは生息域を広げ、さらに北のブルックス山脈へと移動した。科学者たちは、マンモスがアラスカ内陸部と山脈の北斜面の間を移動する様子を追跡した。季節の変わり目に合わせて餌を探していた可能性もあり、時には数か月で300マイル（約480キロメートル）以上も移動していた。

「それは私にとって非常に驚きでした」とバタイユは、予想をはるかに超えるこれらの範囲について語る。「それは間違いなく、なぜ…という疑問を提起します。何が起こったのか？なぜ彼はこんなことをしているのか？なぜ彼はこのように、しかもこんなに速く動いているのか？」

マンモスが繁栄するには非常に広大な生息地が必要だったというこの証拠は、絶滅の原因を解明する手がかりになるかもしれないと、この研究には関わっていないコペンハーゲン大学の歴史生物地理学の准教授、ダヴィッド・ノゲス＝ブラボー氏は述べている。このマンモスが生きていた頃、最終氷河期のまさに終わりごろ、地球は温暖化しつつあった。北方林が草原にあるマンモスの生息地を奪い始めていた。人間が現れて、マンモスを狩り始めた可能性もある。このマンモスの死後約6000年で、この種はほぼ絶滅した。科学者にとって、異なるストレス要因がどのように衝突してマンモスを絶滅させたのかを解明するのは難しいが、行動圏と移動量に関する基本データがあれば、何が起こったかを再現するモデルを構築するのに役立つだろう。

ノゲス＝ブラボー氏は、同位体マッピングのような技術は、科学者が絶滅のプロセスを追跡するのに役立つ可能性があるため、大きな前進だと述べています。「これは、種が絶滅する理由を理解するための大きな窓を開くものです」と彼は言います。これは最終的に、気候変動や人間の介入によって生息地が制限される中で、ゾウのような他の大型動物に今後何が起こるかを科学者が予測するのに役立つ可能性があります。

しかし、この牙から得られるデータで描き出せる精細な地図には限界がある。ノゲス＝ブラボー氏によると、これらの地図はおそらく、動物がおおよそどこにいたかを示す点でかなり正確だろうという。しかし、これはGPSではない。「彼らがモデル化しようとした具体的な経路については、むしろ懐疑的です」と彼は言う。その経路を辿るには、研究者たちはその地域の1平方キロメートルごとに非常に正確な同位体データを必要とするが、彼らのげっ歯類に基づく地図にはその詳細度は含まれていない。

この肖像画はややぼやけているものの、一頭のマンモスがその生涯で何をしていたかを知る前例のないものだ。例えば、ウーラーとバタイユが牙の根元を調べたところ、問題の兆候が見え始めた。ストロンチウム同位体のパターンから、この動物はますます移動が少なくなり、比較的狭い範囲にとどまり、以前のように何百マイルも移動しなくなっていたことが明らかになった。科学者はマンモスは通常60代から70代まで生きると推定しているが、このマンモスはわずか28歳で死に始めていた。生涯最後の1年間、牙の窒素同位体レベルが急上昇し始めたが、これは哺乳類の飢餓を示すパターンだ。「まるで死因を捉えたようなものだ」とウーラーは言うが、マンモスがなぜ動くのをやめ、普通に食べるのをやめたのかは依然として謎だ。

研究者たちは現在、この技術を他のマンモスの牙にも適用したいと考えています。ウーラー氏は、追跡したマンモスと同様の行動を他のオスがとったかどうか、またメスの移動パターンがオスと異なるかどうかに関心を持っています。また、地球温暖化が進むにつれてマンモスの移動がどのように変化したのかについても疑問を抱いており、異なる時代に生息していたマンモスの牙も調べたいと考えています。そうすれば、北方林の拡大に伴って生息域が変わったのか、それとも人間の存在によって変わったのか、より多くの手がかりが得られるかもしれません。この技術は、カリブーやジャコウウシなど、当時生息していた他の種の歯や角にも適用でき、それぞれの動物が変化する世界にどう反応したかを調べることができるかもしれません。

「ここで私たちが示しているのは、この牙から得られる非常に豊かで素晴らしい記録です」とウーラー氏は語る。一本一本が情報の宝庫であり、読み解かれるのを待つ人生の物語なのだ。

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