Kui metsade vahel krigisevad ja kanjonitest pritsivad kajakad kajastasid 66 miljonit aastat tagasi nende väljasuremise ajal, ei vajunud maailm - imetajad karjusid ja varitsesid varjus, täites tühimikud uute ja kiiresti arenevate liikidega. Teadlaste arvates ilmusid selle aja paiku esimesed platstatad, pannes aluse suurimale elusolevale imetajate rühmale, sealhulgas meile.
Paleotseen - mitte-lindude dinosauruste väljasuremisele järgnenud ajajärk - tähistab imetajate evolutsiooni ühte olulisimat perioodi, kuid teadlased ei mõista, kuidas ja miks imetajad sel ajal nii kiiresti arenesid. Kiire tempoga evolutsioon kipub tavaliselt järgima massilist väljasuremist, kuid ka teadlased ei saa sellest mustrist aru, ütles Albuquerque'i New Mexico loodusloo ja teaduse muuseumi paleontoloog Tom Williamson. "See on see, kellesse me tegelikult kuulume, meie enda esivanemad olid pärit sel ajal ja sellest on tegelikult halvasti aru saadud, " ütleb Williamson.
Seetõttu töötavad tema ja veel kuue teadlase meeskond USA-st, Šotimaalt, Hiinast ja Brasiiliast koos, et õrnalt lahutada kümneid imetajate fossiile esimesest 12 miljonist aastast pärast dinosauruste kadumist, et luua seni kõige üksikasjalikum varajane imetajate sugupuu. Liikide eristamiseks peavad nad analüüsima keerukaid luustiku struktuure - sealhulgas kõrva luud ja ajujuhtumid -, kuid traditsioonilised röntgenikiirgused ei suuda nende pisidetailide esinemist alati kiirendada. Nii on meeskond loonud ainulaadse partnerluse New Mexico Mehhiko Los Alamose riikliku laboriga (LANL), et luua kõrgresolutsiooniga pilte, kasutades nüüdisaegset neutroniskannerit. Williamson on esimene paleontoloog, kes tegi sel viisil koostööd laboriga, mille juured on tuumakaitses. Partnerlus näitab, kuidas tuumatehnoloogia, mis võib meid lõpuks liikidena hävitada, on samuti loonud uuendusi, nagu see neutroniskanner, mis võib aidata meil mõista oma päritolu liigina.
Enne dinosauruste kadumist oli üks levinumaid ja mitmekesisemaid imetajate rühmi, kes kogu maailmas ringi luusisid, näriliste moodi olendid, keda kutsuti multituberkuludeks. Mõni neist elas üle väljasuremise, mõõtes väikeste hiirte suurust. Kuid pärast väljasuremist hakkasid ilmnema ka uued imetajate rühmad ja need muutusid kiiresti. "Te lähete kassisuurusest imetajast inimese juurde umbes 300 000 aasta pärast, mis on väga kiire, " ütleb Williamson, märkides, et see kiire tempo on osa sellest, mis teeb selle perioodi eriti huvitavaks, kuid samas väljakutseks ka aru saama.
Tom Williamson registreerib fossiilse leiu oma põllupaigalt San Juani basseinis New Mexico loodeosas. (Laura Poppick) Pääsemiseks põllupaigale, kus Williamson on leidnud palju tõendeid selle elu kohta, sõidame mitu tundi Albuquerqueest loodes San Juani basseini mäestikku. Kohale jõudes kõnnime läbi viljakate hallide mäetolmu värvi küngaste, mis olid kunagi jõe kaldad. Nüüd õõnestuvad nad tuules, valades aeglaselt välja iidse ökosüsteemi jäänused. See tähistab maailma parimatest kohtadest imetajate jäänuste leidmist sellest ajaperioodist, selgitab Williamson, kui me matkame lameda depressioonini, kus tal on olnud eriti palju oma aastakümneid kestnud fossiilsete küttide jaht.
Ma hakkan fossiilide väljaõppega tegelema keset maad asuvast killustikust ja võtan vastu rusika suurust valkjashalli kivitükki. Sellel on suund, mis minu arvates näib olevat luu. Näitan seda Williamsonile ja ta raputab pead. "Lihtsalt kivistunud puit, " ütleb ta, et kivile keeratud mitme miljoni aastane puu pole mulle nii meeldiv kui mul.
Järgmise mitme tunni jooksul treenin silmi teravamalt ja leian hulgaliselt muid fossiile: kilpkonnakoori, sisaliku nahka, kalaskaalasid ja palju muud. Kuid see, mis Williamsonil tegelikult on, on imetajate jäänused, eriti loomade hambad ja koljud, sealhulgas Eoconodon coryphaeus - väike kassisuurune kõigesööja, kes suudab ronida - ja Pantolambda bathmodon, lamba suurune rohusööja, kes jäi maapinnale lähemale. Ta on pärast hambaid ja kolju, kuna imetajate luustiku muud osad näevad välja silmatorkavalt sarnased, kui nad arenevad välja samade keskkonnatingimuste jaoks. "Sellised lollid mõtlevad teile, et nad on tihedalt seotud, kui nad pole, " selgitab Williamson.
Kuid teatud struktuurid, sealhulgas kõrva luud, pole selle niinimetatud lähenemisviisi suhtes nii vastuvõtlikud, kuna keskkond ei mõjuta kõrvu nii hõlpsalt kui muud kehaosad, ütleb Williamson. Kolju pisikesed augud, kus veresooned ja närvid ühendavad aju ülejäänud kehaga, on eri liikide jaoks eriti kasulikud identifitseerijad, ütles uuringus osalenud Westville'i Indiana osariigi loodeosas asuva Purdue ülikooli paleontoloog Michelle Spaulding. "Need võivad luua kõrvapiirkonnas väga diagnostilisi mustreid, mis aitavad meil kindlaks teha, millisesse rühma loom kuulub, " märgib ta.
Kuid need augud on pisikesed ja neid on palja silmaga võimatu uurida, nii et just seal muutub meeskonna partnerlus Los Alamos National Laboratory'ga projekti jaoks ülioluliseks. Laboris töötab üks maailma kõige suurema energiatarbega röntgen- ja neutroniskannereid, mis võivad tekitada võimalikult kõrge eraldusvõimega kujutisi, ütles labori neutroniteaduskonna labori instrumenditeadlane Ron Nelson. Ta testis eelmisel aastal koos Williamsoniga läbi suure dinosauruse kolju neutroniskanneri, luues edukalt kunagi tehtud türannosaurus-kolju kõrgeima eraldusvõimega skaneerimise. Usaldades tehnoloogiat, on nad nüüd üle läinud väiksemate imetajate struktuuride pildistamisele.
Los Alamose riiklik laboratoorium ehitati 1943. aastal Manhattani projektiga seotud tuumakaitsealaste teadusuuringute jaoks, milleks on II maailmasõja ajal esimeste tuumarelvade väljatöötamine. Sellest ajast alates on ta laiendanud oma koostööd teadlastega alates botaanikutest kuni füüsikiteni, eriti oma neutroniteaduskeskuses, mis hõlmab poole miili pikkust kiirendajat, mis genereerib neutroneid - aatomite sees olevad laenguta osakesed, mis pakuvad pildistamise eeliseid X-is kasutatavate elektronide ees -kiired.
Kui tihedad materjalid neelavad röntgenikiirte ja neil on hea pilt, siis neutronid tuvastavad aatomite koostise, sõltumata tihedusest. See tähendab, et neutronid võivad tungida materjalidesse ja jäädvustada pilte, mida röntgenikiirgus ei suuda. Klassikaline näide, mis seda nähtust demonstreerib, on pilt roosist pliikolvis. "Neutronid on lille suhtes tundlikumad, nii et saate lilli plii sees pildistada, " ütleb Nelson.
Neutronide kuvamisel on mitmesuguseid rakendusi lõhkeainete ja tuumamaterjalide tuvastamisel. Kuid see pakub ka uusi lahendusi kivimitesse kinni jäänud ja tihedate mineraalide varjatud fossiilide kuvamiseks. Fossiilide kivimitest purustamine hävitaks proovi, nii et neutronide skaneerimine annab teadlastele hävitamatu alternatiivi - ehkki proovid muutuvad pärast skaneerimist mõneks ajaks radioaktiivseteks, märgib Williamson. Tema proove on tavaliselt mõne päeva pärast ohutu käsitseda, kuid muud materjalid püsiksid radioaktiivsed palju kauem, sõltuvalt nende koostisest.
Nelsoni sõnul on partnerlus paleontoloogidega vastastikku kasulik, kuna see kutsub laborit üles uute probleemide lahendamiseks. "Täiustades oma proovide tehnikat, parandame võimekust muude probleemide jaoks, mida proovime lahendada, " ütleb ta.
Neutroniskaneering (vasakul) ja röntgenograafia (paremal) pakuvad fossiilide erinevate komponentide uurimiseks tasuta pilte. (Los Alamose riiklik labor) Lisaks fossiilide skaneerimisele uurib meeskond erinevate liikide hammaste keemiat, et saada rohkem teavet kliima kohta, milles loomad elasid. Töörühm uurib ka andmeid tänapäevaste imetajate molekulaarsuhete kohta ja kuidas need on seotud mõne sellise väljasurnudga. liigid. See aitab tagada puu ajalisi kalibreerimisi ja tellinguid, kuid molekulaarsetes andmetes on endiselt palju lünki, mis tuleb täita. Sellepärast on nii oluline neid põhjalikke fossiilide analüüse läbi viia, ütles ajalehe Natural paleontoloog Anjali Goswami. Londoni ajaloomuuseum, kes uurib ka imetajate varajast evolutsiooni, kuid pole selle tööga seotud.
"Üks olulisemaid asju on minna välja fossiile otsima ja otsida uusi paiku, millest pole hästi aru saadud, " ütleb ta, märkides, et alauuritud piirkonnad Indias ja Argentiinas, kus ta töötab, võivad samuti aidata täita lünki imetajate varajase evolutsiooni mõistatus.
Saadud sugupuu pakub hüppelauda nende iidsete olendite, sealhulgas eri tüüpi maastike ja keskkondade, mille kaudu nad ringi rändasid, üksikasjade uurimiseks, vahendab Spaulding.
"Kui oleme välja mõelnud, kuidas kõik omavahel seotud on, võime hakata küsima huvitavamaid küsimusi imetajate evolutsiooni kohta, " ütleb ta.
