Képpeljen paleontológusra, és valószínűleg elképzel valaki egy sziklás sivatagban, amely ásta a dinoszaurusz csontjait, vagy egy laboratóriumi szikladarab fölé haladt, és lassan eltávolítja az ősi üledékrétegeket, hogy felfedje egy régebbi korszak megkövesedett maradványait.
De a Bristoli Egyetem paleontológusai által írt új cikk szerint a magányos, poros dinoszaurusz tudósok képe nagyon rosszul elavult.
John Cunningham, a cikk vezető szerzője szerint a kihalt állatok korszerű tanulmányozását a legmodernebb képalkotó technológia, a 3D modellezés, valamint a virtuális rekonstrukció és boncolás hajtja - elősegítve ismereteinket az ősi állatokról, valamint más régi és új fajokról.
Az új képalkotó technikák lehetővé teszik a fosszilis anyagok gyakorlati eltávolítását a környező kőzetből, hónapok vagy évek aprólékos munkát takarítva meg; a kapott virtuális csontok könnyen megoszthatók és tanulmányozhatók, vagy akár kinyomtathatók.
Mint oly sok más iparágban, a 3D nyomtatás és modellezés elősegíti a paleontológusok világosabb áttekintését a kövületekről, mint valaha. A 3D modellekkel a tudósok manipulálhatják a minta bizonyos részeit további vizsgálat céljából, a hiányzó szakaszokat kicserélhetik a csont másik részéből származó adatokra, vagy digitálisan rekonstruálhatják a koponyákat vagy más összetett szerkezeteket, amelyek ellapultak vagy más módon eltorzultak a fosszilisizációs folyamat során. A lágy szövetek, például az agyház belseje vagy az izmok, amelyek a csontok észrevehető pontjaihoz kapcsolódnak, szintén gyakorlatilag rekonstruálhatók.
Miután elkészítették ezeket a pontos modelleket, a fosszilis anyagok új módszerekkel tesztelhetők, például biomechanikai elemzésnek vethetők alá, ugyanúgy, mint a szerkezeti mérnökök a hidakat és az épületeket tesztelik, mielőtt azok felépülnek. Ez megmondhatja a tudósoknak, hogy egy adott állat milyen módon járhatott volna, mit evett, milyen gyorsan tudott mozogni, és milyen mozgásokat nem tudott megtenni a csonta és izma korlátozottságai miatt.
A röntgen képalkotás és az elektronmikroszkópia fejlődése, amely az elektron sugarait használja a minta képének elkészítéséhez, lehetővé teszi a tudósok számára, hogy meglepő részletességgel társuljanak, nem csak a kövületeket tartalmazó kövekbe, amelyeket még fizikailag még nem szabad megvilágítani, de maguk a megtestesült állatok testeiben .
Például egy németországi csapat nemrégiben bejelentette, hogy felfedezték a legkorábban ismert madár beporzást, mivel képesek voltak meglátni és megkülönböztetni a pollenszemcsék több faját a 47 millió éves fosszilis gyomorban.
Meglepő módon azonban Cunningham szerint még pontosabb módszerek vannak a képalkotásra. A szinkrotron tomográfia, amely részecskegyorsítóval nagyon fényes röntgenfelvételeket készít, pontos, tiszta képeket eredményez, mondja Cunningham, a látható struktúrákat kisebb mint milliméter ezredmillióval, vagy az emberi haj egyik csillagszázának vastagságával százszorosnál. .
"A szinkrotron tomográfia segítségével képesek voltunk megtekinteni a megmaradt szubcelluláris struktúrákat, beleértve a lehetséges magokat" - mondja Cunningham. "Még az is lehetséges, hogy az ilyen struktúrákat szétválaszthassuk."
Ez a kép azt mutatja, hogy a fosszilis (bal) fényképeket hogyan rekonstruálták digitális eszközökkel (jobbra). (Bristoli Egyetem) Big Dino adatok A masszív kövületgyűjteményekből származó adatok poros mintadarabokon történő áthelyezése és a virtuális világba való bejutás ugyanakkor egy másik kérdés. Mark Norell, az Amerikai Természettudományi Múzeum paleontológiai osztályának elnöke és csapata óriási időt töltött fájlok digitalizálásával. "Van itt egy szkenner a helyszínen, és ez szinte a nap 24 órájában működik" - mondja. Miközben a létrehozáshoz időigényes, a gyorsan növekvő digitális fosszilis adatok készlete új lehetőségeket kínál az együttműködésre, valamint lehetőséget kínál arra, hogy több tucat példányt hasonlítson össze a világ összes intézményéből.
Például, mondja Norell, egyik diákja éppen befejezte az értekezését, amely az élő és kövült kígyók belső fülének rekonstruálására irányult. Körülbelül száz példányt tartalmazott, de "ennek valójában csak körülbelül a felét szkennelte be" - mondja Norell. - A többiek olyan dolgok voltak, amelyeket mások már közzétettek [szóval] azokat a nyers vizsgálatokat már feltöltötték. "
Az előrelépés ellenére Cunningham és csapata szerint a régi törvények, amelyek a fosszilis szerzői jogokat a múzeumokhoz kötik, valamint az adatok tárolására és megosztására szolgáló nagyszabású elektronikus infrastruktúra hiánya visszatartja a teret a gyorsabb haladástól.
Egyes kutatók szintén nem olyan szívesen osztják meg adataikat, amilyennek kellene lenniük, még a közzétételt követően is, ha lehetséges, hogy további adatok vannak eltemetve az adatokba - mondja Cunningham. Számos múzeum szerzői jogi védelem alatt áll a kövületein, ami megakadályozza a törvényes megosztást, mások profitálva is élvonalbeli paleontológiai technikákat használnak - mondja.
"Néhányan attól tartanak, hogy lehetővé tegyék a digitális adatokhoz való széles körű hozzáférést, mivel azt jelentené, hogy bárki, aki rendelkezik 3D nyomtatóval, elkezdheti a modellek nyomtatását" - mondja Cunningham - ami jó lehet a hobbiészeknek és a középiskolai természettudományi tanároknak, de árthat a lényegnek. annak az intézménynek a száma, amely az adatokat birtokolja.
Maga az adatgyűjtés mellett az intézmények számára nagy kihívás az a képesség, hogy tárolják, karbantartják és elérhetővé tegyék a paleontológusok által jelenleg előállított nagy mennyiségű adatot - mondta Cunningham.
Az Egyesült Államokban azonban Norell szerint számos adatgyűjtő áll rendelkezésre - például a Digimorph az Austini Egyetemen, a MorphoBank a Stony Brookban vagy a Morphbank a Floridai Állami Egyetemen -, amelyek a kutatók rendelkezésére állnak. Azt sem gondolja, hogy az adatok tárolására és megosztására vonatkozó technikai és pénzügyi akadályokat nehéz megoldani.
„Egy csomó csillagászdal dolgozom itt a múzeumban, és az azokból az adatokból, amelyek az eszközükből beáramlanak, három nagyságrend van, mint a tomográfiai vizsgálatokból származó adatokhoz” - mondja Norell. "Tehát ez kérdés, de nem probléma."
Tanulás az életből
A ketten ugyanakkor egyetértenek abban, hogy az egyik legfontosabb kérdés, amellyel a paleontológia területén jelenleg szembe kell nézni, mennyire meglepően kevés tudunk a modern, élő állatokról.
Ahogyan Cunningham és a többi szerző rámutatott a cikkükben, „... a fosszilis rekordok olvasásának legfőbb korlátai ma elsősorban és kissé ironikusan az élő biota anatómiájának rossz ismeretei.”
Norell ezzel a kérdéssel is foglalkozott. Laboratóriuma gyakorlatilag rekonstruálja a madarakhoz szorosan kapcsolódó dinoszauruszok agyát. Amikor azonban összehasonlító adatokat kezdtek keresni a modern állatokról, nem találtak egyetlen agyi aktivációs térképet egy élő madár számára. Tehát a Brookhaven Nemzeti Laboratórium munkatársainak el kellett építeniük egy apró PET-sisakot a madarak számára, és maguknak kell összegyűjteniük az ősi összehasonlításukhoz szükséges modern adatokat.
"Korábban a legtöbb paleontológus elsősorban geológus képzést kapott" - mondja Norell. "Most ... legtöbbünk biológusnak tartjuk magunkat, akik olykor fosszilis tüneteken dolgoznak."
