Amikor a dinoszauruszok visszhangjai az erdőkön keresztül rágcsáltak és a kanyonokon keresztül fröcsköltek a kihalásuk során 66 millió évvel ezelőtt, a világ nem hallgatta el - az emlősök árnyékukban szétborzongtak és fecsegtek, és az üregeket új és gyorsan fejlődő fajokkal töltötték meg. A tudósok szerint az első placenták ebben az időben jelentkeztek, megteremtve az alapot a mai élő emlőscsoportok legnagyobb csoportjának, köztük köztünk is.
A paleocén - a nem madár-dinoszaurusz kihalását követő korszak - az emlősfejlődés egyik legfontosabb periódusát jelöli, ám a kutatók nem értik, hogy az emlősök hogyan és miért fejlődtek ilyen gyorsan ebben az időben. A gyors ütemű evolúció hajlamos a tömeges kihalásra, de a tudósok sem értik ezt a mintát - mondja Tom Williamson, az Albuquerque-i Új-Mexikói Természettudományi és Tudományos Múzeum paleontológusa. "Ez az, amiben valójában részese vagyunk, őseink ebben az időben származtak, és ez valóban rosszul érthető" - mondja Williamson.
Ezért ő és hat másik tudósból álló csapat az Egyesült Államokból, Skóciából, Kínából és Brazíliából működnek együtt, hogy tucatnyi emlőskövületet szétvágjanak a dinoszauruszok eltűnését követő első 12 millió évben, hogy létrehozzák a mai napig a leg részletesebb korai emlős családfát. Elemezniük kell a bonyolult vázszerkezeteket - ideértve a fülcsontokat és az agypopulációkat is - a fajok megkülönböztetésére, ám a hagyományos röntgenfelvételek nem mindig képesek felvenni ezeket a aprókat. Tehát a csapat egyedülálló partnerséget alakított ki az új mexikói Los Alamos Nemzeti Laboratóriummal (LANL), hogy nagy felbontású képeket készítsen egy korszerű neutronszkenner segítségével. Williamson az első paleontológus, aki ilyen módon működik együtt a nukleáris védelem gyökereiben működő laboratóriummal. A partnerség bemutatja, hogy az olyan nukleáris technológia, amely végül elpusztíthat bennünket mint faj, olyan újításokat hozott létre, mint ez a neutronszkenner, amelyek segíthetnek megérteni saját fajunk eredetét.
Mielőtt a dinoszauruszok eltűntek, az egyik leggyakoribb és legkülönfélébb emlőscsoport, amely a bolygó körül siklik, rágcsálószerű lények, multituberkulátusok. Ezek közül néhány túlélte a kihalást, megmérve a kis egerek méretét. De az új emlőscsoportok is megjelentek a kihalás után, és gyorsan megváltoztak. „Egy macska méretű emlőstől olyan helyre megy, amely körülbelül 300 000 év alatt egy ember nagyságú, ami nagyon gyors” - mondja Williamson, megjegyezve, hogy ez a gyors ütem része annak, ami ezt az időszakot különösen érdekesvé teszi, de ugyanakkor kihívást jelent megért.
Tom Williamson rögzíti a fosszilis leleteket a terep helyén, a San Juan-medencében, Új-Mexikó északnyugati részén. (Laura Poppick) Ahhoz, hogy eljuthassunk egy elsődleges terepi helyre, ahol Williamson elegendő bizonyítékot talált erről az életről, Albuquerque-től északnyugatra néhány órát vezetünk a San Juan-medence badlandsbe. Amikor megérkezünk, átjárjuk a kopasz szürke dombokon a holdpor színét, amelyek valaha a folyó partjai voltak. Most szétesik a szélben, és lassan ömlöttek ki egy ősi ökoszisztéma maradványaiból. Ez a világ egyik legjobb helye az emlősmaradványok megtalálására ebben az időszakban - magyarázza Williamson, amikor egy lapos depresszióhoz indulunk, ahol különösen szerencsés volt évtizedes fosszilis vadászatában.
A talajon lévő hulladék közepette kezdom a fosszilis szemcséket kikérni, és felveszek egy ökölméretű fehéresszürke kőzet. Van egy irányított szemcséje, amely számomra úgy néz ki, mintha csont lenne. Megmutatom Williamsonnak, és megrázza a fejét. "Csak megkövesedett fa" - mondja. Nem annyira lenyűgözte a több millió éves fa, amelyre kő lett, mint én.
Az elkövetkező néhány órában izgalmasabban edzek a szememre, és rengeteg más kövületet találok: teknőshéjak, gyíkbőr, halmérlegek és így tovább. De Williamson valójában az emlősmaradványok, különösen az állatok fogai és koponyái, köztük az Eoconodon coryphaeus - egy kicsi macskaméretű mindenevő, aki képes felmászni - és a Pantolambda bathmodon, a juhméretű növényevő, aki közelebb állt a talajhoz. Fogok és koponyák után van, mert az emlős csontvázának más részei feltűnően hasonlók, ha ugyanazoknak a környezeti feltételeknek ellenállnak. „Ez a bolond azt gondolja, hogy szorosan rokonok, ha nem” - magyarázza Williamson.
De bizonyos struktúrák, beleértve a fülcsontokat, nem annyira érzékenyek az úgynevezett konvergens evolúcióra, mivel a füleket a környezet nem annyira könnyen befolyásolja, mint más testrészeket - mondta Williamson. Michelle Spaulding, a Westville-i északnyugati Purdue Egyetem paleontológusa, a vizsgálatban részt vevő apró lyukak a koponyában, ahol az erek és az idegek az agyat a test többi részéhez kötik, különösen hasznos azonosítók. "Ezek nagyon diagnosztikus mintákat hozhatnak létre a fül régiójában, amelyek segítenek beazonosítani, hogy az állatcsoport mely csoportba tartozik" - jegyzi meg.
De ezek a lyukak apróak, és szabad szemmel lehetetlen tanulmányozni, tehát itt válik kulcsfontosságúvá a csapat partnersége a Los Alamos Nemzeti Laboratóriummal. A laboratórium működteti a világ legnagyobb energiájú röntgen- és neutronszkennereit, amelyek a lehető legnagyobb felbontású képeket képesek előállítani - mondta Ron Nelson, a laboratóriumi neutron tudományos központ műszerészje. A tavalyi év során Williamsonnal kipróbálta a nagy dinoszaurusz koponyán a neutron letapogató szkennerét, sikeresen elkészítve a valaha elvégzett tiránosaur koponya legnagyobb felbontású letapogatását. A technológiába vetett bizalommal áttértek a kisebb emlősök szerkezetének ábrázolására.
A Los Alamos Nemzeti Laboratóriumot 1943-ban építették a manhattani projekthez kapcsolódó nukleáris védelmi kutatásokhoz, az első nukleáris fegyverek fejlesztésére tett erőfeszítésekhez a második világháború idején. Azóta egyre bővítette a tudósokkal folytatott együttműködését a botanikusoktól a fizikusokig, különösen a neutrontudományi központban, amely magában foglal egy fél mérföld hosszú gyorsítót, amely neutronokat generál - az atomok olyan töltött részecskéit, amelyek képalkotási előnyöket kínálnak az X-ben használt elektronokhoz képest. i sugarak.
Míg a röntgenfelvételek abszorbeálódnak és jól képesek a sűrű anyagok képalkotására, a neutronok az atomokon belüli összetételt detektálják, függetlenül a sűrűségtől. Ez azt jelenti, hogy a neutronok behatolhatnak az anyagokba, és képeket készíthetnek, amelyeket a röntgen nem képes. A jelenség bemutatására szolgáló klasszikus példa egy ólomlombikban lévő rózsa képe. "A neutronok érzékenyebben reagálnak a virágra, tehát a virágot az ólom belsejében képeket lehet ábrázolni" - mondja Nelson.
A neutron képalkotás különféle alkalmazásokkal rendelkezik a robbanóanyagok és nukleáris anyagok detektálására. Ugyanakkor új megoldásokat kínál a kövekben beragadt és sűrű ásványok által eltakarított kövületek felvételeire is. A fosszilis kövek kitörése a mintát megsemmisíti, tehát a neutron-letapogatás nem romboló alternatívát jelent a tudósok számára - bár a minták a letapogatás után egy ideig radioaktívvá válnak - jegyzi meg Williamson. Mintáit általában néhány nap múlva biztonságosan kezelni lehet, de más anyagok sokkal hosszabb ideig maradnak radioaktívak, összetételüktől függően.
Nelson szerint a paleontológusokkal való partnerség kölcsönösen előnyös, mivel kihívást jelent a laboratórium számára az új problémák leküzdésére. "A mintákon alkalmazott technikáink fejlesztésével javítjuk a más problémákra való képességeinket, amelyeket megpróbálunk megoldani" - mondja.
A neutron letapogatás (bal oldalon) és a röntgen letapogatás (jobb oldalon) ingyenes képeket kínálhat a kövületek különféle alkotóelemeinek tanulmányozására. (Los Alamos Nemzeti Laboratórium) A fosszilis letapogatás mellett a csoport megvizsgálja a különféle fajok fogainak kémiai tulajdonságait, hogy többet megtudjon az éghajlatról, amelyben az állatok éltek. A csoport megvizsgálja a modern emlősök közötti molekuláris kapcsolatokra és ezek kihalt kitettekre vonatkozó adatokat is. faj. Ez elősegíti a fa időbeli kalibrálását és állványozását, de a molekuláris adatokban még mindig hiányosságok vannak, amelyeket ki kell tölteni. Ezért annyira fontos ezeket a mély fosszilis elemzéseket elvégezni - mondja Anjali Goswami, a Natural paleontológusa. A londoni Történeti Múzeum, amely szintén tanulmányozza az emlősök korai fejlődését, de nem vesz részt ebben a munkában.
„Az egyik legfontosabb teendő az, hogy kimegy fosszilis anyagokat keresni, és kevés olyan helyet keressen, amelyek nem jól ismertek” - mondja a nő, megjegyezve, hogy Indiában és Argentínában az alul vizsgált régiók, ahol dolgozik, szintén segíthetnek a hiányosságok kitöltésében. az emlős korai evolúciójának rejtvénye.
A kapott családfa ugródeszkaként szolgál az ősi lényekkel kapcsolatos további részletek felfedezéséhez, ideértve a különféle tájakat és környezeteket is, amelyek között átjártak - mondja Spaulding.
„Amint kitaláljuk, hogy minden hogyan kapcsolódik egymáshoz, érdekesebb kérdéseket tehetünk fel az emlősök evolúciójáról” - mondja.
