2023-2024年度岡山理科大学プロジェクト研究推進事業
恐竜研究を中心とした新たな本学研究シーズの確立
①本研究の背景と着想に至った経緯
後期白亜紀（約1億年前～6600万年前）は、恐竜類の拡散と絶滅が起ったと同時に、現生食物網へとつながる陸上脊椎動物相の多様化もすすんだと考えられている。しかし、これらの仮設を支える知見は、当時の沿岸部およびその付近の地層や化石、また欧米を中心とする地理的に偏った記録に基づいており、中央から東アジアの動物相や古環境のカギとなる記録は限られる。本研究グループは、研究教育協定を結ぶモンゴル科学アカデミー古生物学研究所（以下「IPMAS」と呼称）との国際共同研究に基づいて、私立大学研究ブランディング事業（2016年度～2019年度）、プロジェクト研究推進事業（2020年度～2021年度）、学術振興会二国間交流事業（2021年度～2022年度）などを継続実施し、モンゴルゴビ砂漠にて脊椎動物化石の発掘と採取、年代学的・地質学的検討を通して、当時の動物相解明と年代解明や生息環境復元などを議論し、本学研究ブランドの基礎づくりに努めてきた。②本研究の目的と研究期間内の目標
本申請研究では、これまでの研究成果に立脚し、かつ本学既存の研究シーズとの連携や融合を通して、以下の研究により、新たな研究ブランドの確立を図る。（１）脊椎動物化石の分類学的研究と年代測定
これまでの発掘調査を通して得られた、新種哺乳類化石を含む、多様な脊椎動物化石（恐竜類・哺乳類・ワニ類・トカゲ類・両生類など）（図2）について、これらの分類学的帰属の検討を進める。これには、後述するIPMASの蓄積・保管してきた多様な系統の比較標本を比較に活用する。特に、この時代に生息していた哺乳類を記載することは、新生代以降における哺乳類の進化を議論する上で極めて重要である。一方、これらを産出した地層の一部は、本学研究成果を基に絶対年代を得ている（Kurumada et al., 2020, Terra Nova; Tanabe et al., submitted）。地層記載を終了し（e.g., Saneyoshi et al., 2021）、かつ広域かつ局所的に分布する複数層に対して、地質年代を決定し、動物相の進化や環境変遷との関連を議論する。すでに一部地域については、年代測定用試料（炭酸塩古土壌・古地磁気測定用試料・恐竜の歯化石）の採取と輸送を完了している。これらの試料に対し本学設置の各種測定機器を用いた先駆的な測定と、本申請にて得られる岩石試料の年代測定を継続実施する。加えて、予察的であるが、上部白亜系は基盤の古生代付加体岩体より砕屑物を供給されたことが明らかになりつつある。これらの付加体岩体に対し、地質調査及び年代推定を目的とした新たな調査を行い、上部白亜系堆積時における供給源の解明などに取り組み、年代の推定に応用する。
（２）新たな研究シーズを取り入れた古生物学研究
本研究では、特に工学的な学内シーズとの融合により、新たな古生物学的研究の展開を目指す。具体的には、絶滅動物の生態復元を目的に、骨の構造や解剖学的特徴、足跡化石に基づく歩行形態、それらを基礎とした応用工学的研究を実施し、歩行ロボット技術の基礎開発につなげる。また、脊椎動物化石を効率的に採取することを目的に、新たに、粉体工学を利用した化石採取法の開発を検討する。これらを通して、世界的にも例を見ない工学と古生物学の融合を目指す。
（３）古生物学・年代学研究センターと恐竜学博物館を中心とした研究ブランドの強化 本申請研究の経過や研究成果は恐竜学博物館を通じて学外に直接広報される。本申請研究によって、これまで本学で実施されてきた地球科学系のプロジェクトにより蓄積され、恐竜学の進展にともない古生物学・年代学研究センターへと継承された研究の蓄積を、本学独自の研究ブランドを確立し、発展させることができる。また、このために本学の研究シーズを動員して、全学的な取り組みとしての本学のブランドを形成することにより、それを社会的に認知してもらうことができる。本申請研究は、IPMASとの極めて強固な研究体制を構築してきた背景に基づいており、本学の国際共同研究強化に大きく寄与することに疑いはない。学内の各学部・機構に属する研究者が、本センターと博物館に集い、議論し、未知の研究シーズを育むことが可能となり、新たな恐竜学の進展と確立へ貢献できるだろう。
③本研究の特色及び独創性
本学はIPMASとの協定に基づき、モンゴル産化石の国外への化石標本貸し出し許可を得られる、世界的にも限られた研究教育機関の一つである。また、以下に示す特色及び独自性を有する。④本研究を複数の研究者で実施することによる協働効果及び学内への波及効果
本申請研究の参加教員は、多様な専門性（地質学・古生物学・鉱物学・地質年代学・古地磁気層序学・ロボット工学・粉体工学）を有しており、前述した3つの研究目的を達成できれば、学術的な成果だけでなく、センターや博物館を中心とした、有機的な連携体制を構築できる。このように広範な専門分野から構成される研究者集団は国内外に存在せず、ユニークでオンリーワンな理大研究ブランドの更なる成長にも寄与する。さらに、研究室に所属する学生（卒論生・修論生・博士学生）も参加することで、同一の学問領域に留まらない、多様な領域を統合する貴重な学術体験と人間育成といった本学独自の教育体制を構築できる。IPMASとの連携体制の更なる強化や、将来的な大型申請へむけた研究者集団の構築へ資する。⑤研究課題区分「連携協定を締結している大学等との共同研究」を選択した理由
本申請研究には、モンゴルゴビ砂漠に分布する地層と、そこから産出する脊椎動物化石を用いる。そのため、各種試料の採取には、モンゴル政府機関であるIPMASとの共同研究及びモンゴル政府からの調査許可を必要とする。IPMASとは、2013年に締結した研究教育協定をはじめとした各種契約を繰り返し締結し、両者の協力関係を相互発展させてきた。このような背景から、本申請研究の外部メンバーとは、これまでの共同調査から強固な信頼関係を築いており、本申請研究に関わるモンゴル国内の各種手続きを円滑に進めることができる。このような研究組織は国内でも極めて稀であり、極めてユニークな研究を展開することができる。2024年度夏季現地調査の成果（2024年10月中間報告）
2024年度は、8月5日より28日の日程で、本学教員8名、本学学生5名、モンゴル科学アカデミー所属研究員5名の参加する調査を実施した。南東ゴビに位置する化石産地Shar Tsavと周辺の化石産地を主な調査対象とし、化石発掘と地質調査、年代測定用試料の採取を実施した。Shar Tsavでは、主にモンゴル科学アカデミー研究員が事前に発見していた複数骨格化石の発掘調査を実施した。またShar Tsavより南部20kmに位置するBayshin Tsavでは化石密集層を中心に発掘調査を実施し、Shar Tsavより北東に位置するAmtgaiでも、サンキロサウルス類の関節骨格化石を含む化石標本の採取を行った。さらに、Shar TsavからBayshin Tsavにかけて分布する上部白亜系に対して、これまで、調査対象にできなかった範囲を含めた20km×20kmの広域の地質調査を行い、岩相層序解析及び古環境解析を実施した。また、必要に応じて土壌性炭酸塩岩や微化石分析用試料を採取した。採取した化石及び岩石試料は、ウランバートルにてリスト化と梱包作業を実施し、輸送準備を完了している。今後、試料が本学へ到着次第、分析予定である。
本年度もゴビ砂漠に分布する白亜系の基盤を構成する古生代の付加体地質の調査を実施した。これらは、白亜系形成時の砕屑物供給であり、今後の上部白亜系の岩石分析における地質学的背景を理解するために極めて重要である。また、ユーラシア大陸形成に関わる重要な知見を得られる対象として期待されている。本年度も昨年度同様に、ウランバートル市より南部に位置するSergelen地域の地質調査と岩石採取を実施している。調査後、他の化石試料や岩石試料とともに、日本への輸送準備を整え、試料到着後、本学にて分析予定である。
Shar Tsav – Bayshin Tsav地域の上部白亜系
Shar Tsav Westにおける河川堆積物
Bayshin Tsavにおける化石発掘
Bayshin Tsavにおける化石密集層
2023年度成果報告
研究実績の概要2023年度にはモンゴル・ゴビ砂漠東部の化石産地Baynshireにて主な化石発掘調査と地質調査を行った。これまで最も多く化石発掘できている地層から500㎏を超える基質部を採取した。今後、ふるいを使ってこの中から小型の化石の抽出を行うことになる。また当該地域から、地質調査に基づく古環境復元を行った上で、年代測定用試料の採取を実施した。さらに広域の地層対比を目的に、南東ゴビの化石産地2か所に対する予備調査と年代測定用試料を採取した。これらの岩石試料は年度末に到着予定である。
化石標本分類・解析ユニットでは、化石骨の形態について研究を進めた。特に、モンゴルの恐竜標本と香川県の恐竜標本を比較することで、東アジアのハドロサウルス類の脊椎骨についての知見を得、記載論文を国際誌に投稿した。また、モンゴルの恐竜類の頭骨をCT撮影することで、歯の交換様式を推定し、これらの交換様式が発達した要因について考察を行った。
年代測定・基盤調査ユニットでは、すでに本学に送付されていた化石の歯の試料から、分析に適したものを選別し、U-Pb年代測定を試みた。上限年代が得られるという結果になったが、歯化石へのイットリウムXRFマッピング測定がアパタイトU–Pb年代測定における測定点の選定に利用できることがわかった。また、恐竜化石を含む堆積層の基盤岩として、古生代OPSやチャートの変形構造から当時のモンゴル・オホーツク海プレート相対運動方向の復元ができた。
理工融合ユニットでは、ワニ後肢ロボットに関する研究をまとめた論文が印刷され，さらに走鳥類足根間関節の設計法に関する論文が採録可となった．また，プロトケラトプス後肢の受動的連動メカニズムによる立位姿勢をロボットで実現した．
2024年度の研究推進計画
昨年度採取し、送付された試料の解析を中心にして研究を進める。また標本の観察と成果の議論のため、またすでに採取された標本から追加で借用する試料を選定するために、3名がモンゴル科学アカデミー古生物学研究所を訪問する。
◆ 化石標本分類・解析ユニット；引き続き分類作業をすすめるとともに、最節約法及びベイズ法系統解析等の統計学的手法を適用しながら、系統解析を試み系統推定を行うと共に、多様な化石標本群に対して網羅的な分類を行う。必要に応じて、ウランバートルでの比較標本の観察、ゴビ砂漠での標本採取を行う。以上の結果に基づく、系統分類学的研究をすすめ、既知の知見との統合をめざし、論文作成を実施する。これら調査における必要な旅費及び消耗品費を予算へ計上した。
◆ 年代測定及び基盤調査ユニット；本申請研究の分担者は、すでに歯化石より直接年代測定を行う分析スキームを確立している。本学へ送付されている化石試料、岩石試料から敵徹なものを選び、UとPbの同位体比から放射性年代を推定し、得られた成果を論文として公表する。これらに関する各種消耗品、旅費等を予算へ計上した。
◆ 理工融合ユニット；引き続き絶滅動物の歩行形態の復元を試みる。実験的な機構モデルを作成し、一部を博物館展示に組み込むことで、更なる展示充実を図る。また化石プレパレーションに応用される流動化実験の結果はOUSフォーラムにて公表し、工学と古生物学を融合した新たな学際領域研究として社会へ発信する。すでに本学にて存在する研究シーズを用いるため、新たな購入品などはない。
◆博物館展示と教育への応用；本申請研究でえられた学術成果をそのまま展示へ転用することは、一般来館者による理解の観点から難しい。そこで、博物館展示に精通する分担者（石垣）による主導と、本学にて博物館活動に精通する生物地球学科の各教員、および学芸員等の学内協力により、新たな博物館展示を試行する。これらの活動は、博物館実習に代表される正課講義に組み込むことで、学生等も積極的に参加することが可能であり、複数学部・複数学科の教員・学生による協働体制構築をめざす。
研究発表
学術論文
Hayashi, S., Kubo, M., Sanchez-Villagra, M., Taruno, H., Izawa, M., Shiroma, T., Nakano, T. and Fujita, M. (2023). Variation and process of life history evolution in insular dwarfism as revealed by a natural experiment. Frontiers in Earth Science, 11:1095903.
Kodaira, S., Tanaka, Y., Hayashi, S., Aoki, S., Hirata, T., Ishigaki, S. and Aoki, K. (2023). Calcium isotope and elemental differences between medullary and cortical bone in domestic chicken. Journal of Hard Tissue Biology, 32: 127-132.
Buyantegsh, Ba., Saneyoshi, M., Mainbayar, Bu., Chiba, K., Takahashi, M., Ishigaki, S., Tsogtbaatar, Kh. 2023. Lithofacies and paleoenvironmental analysis of the Upper Cretaceous successions: Yagaan Khovil fossil locality, central Gobi region, Mongolia. Mongolian Geoscientist, 56, 28, 42-50.
Tanabe, M., Aoki, K., Chiba, K., Saneyoshi, M., Kodaira, S., Nishido, H., Mainbayar, B., Tsogtbaatar, K., & Ishigaki, S. (2023). Apatite U–Pb dating of dinosaur teeth from the Upper Cretaceous Nemegt Formation in the Gobi Desert, Mongolia: Contribution to depositional age constraints. Island Arc, 32(1), e12488.
Chiba, K., Ryan, M. J., Saneyoshi, M., Konishi, S., YAMAMOTO, Y., Evans, D. C., CHINZORIG, T., Khatanbaatar, P., Badamkhatan, Z., Mainbayar, B., & Tsogtbaatar, K. (2023). New insights on the frill ornamentations of protoceratopsids. In Windows Into Sauropsid and Synapsid Evolution – Essays In honor of Prof. Louis L. Jacobs (pp. 140–150).
Ito, K., Kinugasa, T., Chiba, K., Okuda, Y., Takasaki, R., Hida, S., Okoshi, T., Hayashi, R., Yoshida, K., Osuka, K. (in press). The robotic approach to the passive interlocking mechanism in the hindlimb musculoskeletal system of Crocodylus porosus. Advanced Robotics, 1–11. https://doi.org/10.1080/01691864.2023.2256375
Tsukasa Okoshi, Ryuji Takasaki, Ryota Hayashi, Koji Yoshida, and Koichi Osuka (in press) Cam-like mechanism in the intertarsal joints of ratites and its design frameworkJournal of Robotics and Mechatronics.
学会発表等
Mainbayar, Bu., Ishigaki, S., Tsogtbaatar, Kh., Saneyoshi, M., New Dinosaur Tracksite from the Upper Cretaceous Djadokhta Formation, Central Gobi Desert, Mongolia. 2nd Asian Palaeontological Congress, Aug., 3-7, 2023, University of Tokyo, Tokyo, Japan.
Hayato Inaba, Ryo Matsumoto, Kentaro Chiba, Tsukasa Okoshi, Ryuji Takasaki, Kaisei Murakami, Mototaka Saneyoshi, Hidetsugu Tsujigiwa, Buuvei Mainbayar, Khishigjav Tsogtbaatar. New report of osteosarcoma in a multi-individual dinosaur assemblage and its paleoecological implications. 83rd annual meeting of Society of Vertebrate Paleontology. October 20, 2023. Cincinnati, Ohio USA.
Y. Kobayashi, Ts. Chinzorig, R. Takasaki, A. Fiorillo, K. Chiba, M. Saneyoshi, S. Ishigaki, 2023. The Northernmost Occurrence of a Deinocherid Ornithomimosaur From Montana (Upper Cretaceous, Judith River Formation): Its Paleobiogeographic and Biodiversity Significance. Society of Vertebrate Paleontology 83rd Annual Meeting, 83rd Annual Meeting, Oct. 18-21, Cincinnati, USA.
Buuvey Mainbayar, Shinobu Ishigaki, Khishigjav Tsogtbaatar, Kentaro Chiba, and Mototaka Saneyoshi. Recent Findings of Sauropod Ichnology from the Cretaceous Strata in Mongolia. The 5th International Symposium on Asian Dinosaurs 2023 in Korea. November 9, 2023. Hwaseong, South Korea.
Kazuki Ito, Kaito Kimura, Koichi Osuka, Tetsuya Kinugasa, Tsukasa Okoshi, Kentaro Chiba, Ryota Hayashi, Koji Yoshida, Ryuji Takasaki, Damdinsuren Idersaikhan, Can Dinosaurs’ Hindlimbs Maintain their Stance Posture Using the Passive Interlocking Mechanism Confirmed in Crocodilian Hindlimbs? The Twenty-Ninth International Symposium on Artificial Life and Robotics 2024 (AROB 29th 2024), Jan. 24-26, Beppu, Japan.
青木一勝，千葉謙太郎，實吉玄貴，Tsogtbaatar Khishigjav，石垣忍．モンゴル国ゴビ砂漠の恐竜歯化石年代測定の試み．日本地球惑星連合大会2023年大会．2023年5月24日．幕張メッセ．
千葉謙太郎，実吉玄貴，青木一勝，モンゴル・ゴビ砂漠上部白亜系における年代層序確立：脊椎動物化石相変遷の理解に向けて．日本地質学会第130年学術大会，2023年9月18日, 京都大学．（招待講演）
西村 玲 ，千葉謙太郎，青木一勝，小木曽 哲．モンゴル国ゴビ砂漠上部白亜系バインシレ層から産出した恐竜歯化石のアパタイトU-Pb年代測定．日本地質学会第130年学術大会． 2023年9月18日．京都大学．
井上知也・髙橋亮雄・池田忠広・太田英利（2023）宮古島産の後期更新世クサリヘビ科化石の分類学的帰属について（予報）．日本爬虫両棲類学会第62回船橋大会, 2023年12月9日-10日 東邦大学習志野キャンパス．
山下浩之・林昭次・石垣忍 (2023) 学生参加型ゴビ砂漠フィールドワーク体験プログラムの概要と教育的効果, 日本生物教育学会, 神奈川大学 2024年1月6日-1月8日
島田将徳・プレヴスレン ブヤンバ・マインバヤル ブーべイ・実吉玄貴・髙橋亮雄・石垣 忍・ツォクトバートルヒシグジャウ, モンゴル国ネメグト層より産出するモンゴロケリス（シチュアンケリス科）の分類学的再検．日本古生物学会第173回例会, 2024年1月26日-28日，東北大学.
新聞等への掲載
2023年4月23日 山陽 来館五万人突破 恐竜学博物館
2023年 4月23日 北海道新聞 北大の薄片技術
2023年5月22日 毎日新聞 離島のシカはゆっくり成長、長寿 捕食者なしに適応
2023年5月22日 日本経済新聞 島に生息する哺乳類の長寿化の過程を解明
2023年5月22日 RSK山陽放送web記事 最新研究「シカの骨をスライスしたらわかったこと」離島に生息する哺乳類は本土より長寿化
2023年6月3日 北海道新聞 離島の哺乳類はご長寿に 林先生論文記事
2023年７月17日 山陽新聞 全身骨格や化石“恐竜博士”解説 岡山ティラノサウルス展
2023年9月22日 朝日（全国 科学面） 骨の断面から解明 シカの一生 林先生論文記事
2023年11月4日 朝日（岡山板） 恐竜の足元 生態系を掘る 實吉先生インタビュー記事
2024年1月14日 山陽 恐竜 辰年は成果発信の好機 石垣館長インタビュー
2023年度夏季現地調査の成果（2023年10月中間報告）
モンゴル南部に分布するゴビ砂漠には、広く上部白亜系の地層が分布する。岡山理科大学とモンゴル科学アカデミー古生物学研究所の共同調査チームは、2015年度より化石踏査と発掘、地質調査、年代測定用試料の採取を行い、行った研究の成果を公表してきた。2023年度には、8月上旬から中旬にかけての日程で、本学教員5名、本学学生3名、国内研究機関研究員1名、米国大学所属研究員1名、モンゴルアカデミー所属員5名が調査に参加した。東ゴビに位置する化石産地Bayn Shireを主な調査対象とし、化石発掘と地質調査、年代測定用試料の採取を実施した。さらに、Javklant地域にて今後の調査方針を決定するための予察調査、Urlub Khudagにて国内研究機関との共同調査を目的とした年代測定用試料の採取をそれぞれ実施した。
Bayn Shireでは、これまで集中的に化石発掘を実施した層準を中心に、化石産地全体に分布する地層の特徴から、化石産出層の層準決定を行い、かつ化石産地全体の古環境解析を行った。本学にて開発した手法による年代測定を行うための試料を採取した。採取した試料を、ウランバートルの研究所へ持ち帰り、整理と梱包作業を行い、日本への輸送準備を整えた。試料が本学に到着し次第、分析を実施予定である。
さらに、ゴビ砂漠に分布する白亜系の基盤を構成する古生代の付加体地質の調査を開始した。これらは、白亜系の形成に関わる砕屑物供給源であるだけでなく、ユーラシア大陸形成に関わる重要な知見を得られる研究対象として期待される。現地踏査による層序確認と、必要な岩石試料の採取等の作業を実施した。分析に必要な試料を持ち帰り、日本への輸送準備を整えた。
Bayn Shireの全景。主に河川堆積物より構成される。岩相層序を調べ、化石産出層の層序の同定を行った。また、当時の古環境の推定を行うとともに、年代測定用試料の採取を行った。
Bayn Shireの中で、特徴的な化石の産出を確認した地点。地層を掘り込み、さらなる化石の有無を確認した。
Javklantでの化石発掘作業。化石が広く認められ、よい産出を示した。写真の奥の地層を観察したところ、古環境推定に有用な化石や年代測定等の対象になりえる露頭の存在も確認できた。
Urlub Khudagで見られる河川堆積物。この場所において、複数の重要な化石が国内他機関によって発掘されている。今回、共同研究としてこの層序の年代決定を行うために岩石試料の採取を行った。