また、足首の伸筋腱ユニットの機能的形態は、二足歩行のホッピング運動のために多脚類と収束的に進化していることを示しています

Functional morphology of the ankle extensor muscle-tendon units in the springhare Pedetes capensis shows convergent evolution with macropods for bipedal hopping locomotion.

• Gabriela N Veiga
• Andrew A Biewener
• Andrea Fuller
• Tanja M F N van de Ven
• Craig P McGowan
• Wendy Panaino
• Edward P Snelling

抄録

本研究では、オーストラリアの二足歩行類との収斂進化を検証するために、アフリカの二足歩行齧歯類であるスプリンガーの足首伸筋腱単位の機能的形態を評価した。本研究では、10頭の成体のスプリンガーの腓腹筋、ヒラメ筋、足底筋、長趾屈筋を解剖・測定し、系統的に情報を得たスケーリング分析を用いて同種の二足歩行動物と比較した。その結果、足首伸筋平均加重筋モーメントアーム（1.63cm vs. 1.65cm）、総筋量（41.1g vs. 29.2g）、足首伸筋平均加重筋モーメントアーム（1.63cm vs. 1.65cm）、総筋量（41.1g vs. 29.2g）については、統計学的に区別がつかないほどの差があることがわかった。1 vs. 29.2g）、総筋生理学的断面積（22.9 vs. 19.3cm）、平均ピーク腱応力（26.2 vs. 35.2MPa）、平均腱安全係数（4.7 vs. 3.6）、および総腱ひずみエネルギー還流能（1.81 vs. 1.82J）に関しては、統計的に区別できませんでした。しかし、総腱断面積は、同種の巨脚類の予測値（それぞれ0.26cm vs. 0.17cm）よりもスプリンガーの方が有意に大きく、これは主に足底腱の厚さが大きい（0.084cm vs. 0.048cm）ことと、第二に、ヒラメ筋-腱ユニットがスプリンガーには存在するが、巨脚類では退化していることによるものである。このことから、1億6,000万年前から共通の祖先を共有していた哺乳類の2つのグループでは、進化により、二足歩行のホッピング運動のために、下肢の体形が同等のものになったことがわかります。スプリンガーの比較的太いプランタリス腱は、筋肉から骨格への力の伝達を促進し、高速で加速的なホッピングを可能にし、捕食者を出し抜いて追い越すのに役立つ可能性がある。

This study assesses the functional morphology of the ankle extensor muscle-tendon units of the springhare Pedetes capensis, an African bipedal hopping rodent, to test for convergent evolution with the Australian bipedal hopping macropods. We dissect and measure the gastrocnemius, soleus, plantaris, and flexor digitorum longus in 10 adult springhares and compare them against similar-sized macropods using phylogenetically informed scaling analyses. We show that springhares align reasonably well with macropod predictions, being statistically indistinguishable with respect to the ankle extensor mean weighted muscle moment arm (1.63 vs. 1.65 cm, respectively), total muscle mass (41.1 vs. 29.2 g), total muscle physiological cross-sectional area (22.9 vs. 19.3 cm ), mean peak tendon stress (26.2 vs. 35.2 MPa), mean tendon safety factor (4.7 vs. 3.6), and total tendon strain energy return capacity (1.81 vs. 1.82 J). However, total tendon cross-sectional area is significantly larger in springhares than predicted for a similar-sized macropod (0.26 vs. 0.17 cm , respectively), primarily due to a greater plantaris tendon thickness (0.084 vs. 0.048 cm ), and secondarily because the soleus muscle-tendon unit is present in springhares but is vestigial in macropods. The overall similarities between springhares and macropods indicate that evolution has favored comparable lower hindlimb body plans for bipedal hopping locomotion in the two groups of mammals that last shared a common ancestor ~160 million years ago. The springhare's relatively thick plantaris tendon may facilitate rapid transfer of force from muscle to skeleton, enabling fast and accelerative hopping, which could help to outpace and outmaneuver predators.

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