Imaginează-ți un paleontolog și probabil îți imaginezi pe cineva într-un deșert stâncos care săpă oase de dinozaur, sau cocoșat pe o placă de rocă într-un laborator, izbucnind încet straturile antice de sedimente pentru a dezvălui resturile fosilizate ale unei epoci trecute.
Dar, potrivit unei noi lucrări creată de paleontologii de la Universitatea din Bristol, acea imagine a oamenilor de știință solitari și cu praf de dinozaur este cu mult învechită.
John Cunningham, autorul principal al lucrării, spune că studiul modern asupra animalelor dispărute este condus de tehnologia imagistică de ultimă oră, modelarea 3D și reconstrucția și disecția virtuală - avansând cunoștințele noastre despre animalele antice, dar și despre alte specii vechi și noi.
Noile tehnici de imagistică permit chiar eliminarea fosilelor din roca înconjurătoare, economisind luni sau ani de muncă minuțioasă; oasele virtuale rezultate pot fi ușor partajate și studiate, sau chiar tipărite.
Așa cum s-a întâmplat cu atâtea alte industrii, imprimarea și modelarea 3D ajută paleontologii să arunce o privire mai clară asupra fosilelor decât până acum. Cu modele 3D, oamenii de știință pot manipula părți specifice ale specimenului pentru studiu suplimentar, înlocuiesc secțiuni lipsă cu date dintr-o altă parte a acelui os sau reconstruiesc digital cranii sau alte structuri complexe care au fost aplatizate sau alterate în timpul procesului de fosilizare. Țesuturile moi, cum ar fi interiorul carcasei creierului, sau mușchii care se atașează în punctele vizibile ale oaselor, pot fi, de asemenea, practic reconstruiți.
După crearea acestor modele precise, fosilele pot fi testate în moduri noi, precum supunerea lor la analize biomecanice, în același mod în care inginerii structurali testează podurile și clădirile înainte de a fi construite. Acest lucru poate spune oamenilor de știință cum ar fi putut merge un anumit animal, ce a mâncat, cât de repede s-ar putea mișca și ce fel de mișcări nu ar putea face din cauza limitărilor oaselor și mușchilor.
Progresele realizate în imagistica cu raze X și microscopie electronică, care folosește fascicule de electroni pentru a crea o imagine a unui specimen, permit, de asemenea, oamenilor de știință să privească cu un nivel surprinzător de detaliu, nu numai în rocile care conțin fosile care încă nu au fost expuse complet fizic, dar în interiorul corpurilor animalelor fosilizate în sine.
O echipă din Germania, de exemplu, a anunțat recent că a descoperit cea mai timpurie pasăre cunoscută pentru a poleniza plantele, deoarece au putut vedea și distinge mai multe specii de boabe de polen din stomacul fosilelor vechi de 47 de milioane de ani.
Totuși, în mod uimitor, Cunningham spune că există metode și mai precise pentru imagistică. Tomografia de sincrotron, care folosește un accelerator de particule pentru a produce raze X foarte strălucitoare, are ca rezultat imagini precise, curate, spune Cunningham, făcând structuri vizibile mai mici de o milime de milimetru sau o sută din grosimea unei stele de păr uman. .
„Folosind tomografia de sincrotron am fost capabili să vizualizăm structuri subcelulare conservate, inclusiv nuclee posibile”, spune Cunningham. „Este chiar posibil să disecăm astfel de structuri în întregime practic.”
Această imagine arată modul în care fotografiile unei fosile (stânga) au fost reconstruite cu instrumente digitale (dreapta). (Universitatea din Bristol) Big Dino Data Deplasarea datelor din colecții masive de fosile din rafturile cu exemplare prăfuite și în lumea virtuală este totuși o altă problemă. Mark Norell, președintele diviziei de paleontologie la Muzeul American de Istorie Naturală și echipa sa au petrecut o cantitate enormă de timp în digitalizarea dosarelor. „Avem un scaner aici pe site și funcționează aproape 24 de ore pe zi”, spune el. În timp ce creează foarte mult timp, stocul rapid de date digitale despre fosile oferă noi oportunități de colaborare, precum și capacitatea de a compara zeci de exemplare din instituții din întreaga lume.
De exemplu, spune Norell, unul dintre studenții săi a terminat doar o disertație care implică reconstrucția urechii interioare a șerpilor vii și fosilizate. A inclus aproximativ o sută de exemplare, dar "de fapt a scanat doar aproximativ jumătate din asta", spune Norell. "Celelalte erau lucruri pe care alți oameni le-au publicat deja [deci] acele scanări brute au fost deja încărcate."
Dar, în ciuda progreselor, Cunningham și echipa sa spun legi vechi care leagă drepturile de autor fosile de muzee și lipsa unei infrastructuri electronice la scară mare pentru a stoca și a împărtăși datele, revin câmpul de la avansuri mai rapide.
Unii cercetători nu sunt la fel de dornici să-și împărtășească datele așa cum ar trebui să fie, chiar și după publicare, dacă există potențial pentru studii suplimentare îngropate în date, Cunningham spune. Multe muzee își protejează fosilele, ceea ce împiedică împărtășirea legală, iar altele exploatează, de asemenea, tehnologia de ultimă oră a paleontologiei pentru profit, spune el.
"Unii se tem de faptul că permit accesul larg la datele digitale, deoarece ar însemna că orice persoană care are acces la o imprimantă 3D ar putea începe tipărirea modelelor", spune Cunningham - ceea ce poate fi bun pentru pasionații și profesorii de științe din liceu, dar ar putea răni linia de jos. din instituția care deține datele.
Dincolo de colectarea datelor în sine, o mare provocare pentru instituții este capacitatea de a stoca, menține și pune la dispoziție cantitățile mari de date acum generate de paleontologi, spune Cunningham.
Cu toate acestea, în SUA, Norell spune că există mai multe depozite de date - cum ar fi Digimorph la Universitatea din Austin, MorphoBank la Stony Brook sau Morphbank la Florida State University - disponibile cercetătorilor. De asemenea, el nu crede că obstacolele tehnice și financiare ale stocării și partajării datelor sunt atât de greu de depășit.
„Lucrez cu o grămadă de astronomi aici la muzeu, iar tipurile de date care provin din instrumentele lor sunt ca trei ordine de mărime mai mari decât tipurile de date pe care le obținem din studiile tomografiei”, spune Norell. „Deci este o problemă, dar nu este o problemă.”
Învățarea din viață
Cei doi sunt de acord, însă, că una dintre problemele majore cu care se confruntă acum domeniul paleontologiei este cât de surprinzător de puțin știm despre animalele moderne, vii.
După cum subliniază Cunningham și ceilalți autori în lucrarea lor, „... limitele de primă legătură cu citirea înregistrării fosile sunt acum în principal, și oarecum ironic, cu starea de cunoștință precară a anatomiei biotei vii.”
Norell a abordat și această problemă. Laboratorul său a reconstruit practic creierul dinozaurilor care sunt strâns legate de păsări. Dar, atunci când au început să caute date comparative la animale moderne, nu au putut găsi o singură hartă de activare a creierului pentru o pasăre vie. Așadar, colaboratorii săi de la Brookhaven National Laboratory au fost nevoiți să construiască o cască de scanare PET pentru păsări și să colecteze datele moderne de care au nevoie pentru comparațiile lor vechi.
„Anterior, majoritatea paleontologilor erau în primul rând instruiți ca geologi”, spune Norell. „Acum… majoritatea dintre noi ne considerăm biologi care lucrează la fosile uneori.”
