4 Minuten
Dinozaurų DNR išlieka už dabartinių galimybių ribų, todėl paleontologai kreipiasi į retus minkštųjų audinių pėdsakus, išsaugotus kauluose. Naudodami didelės intensyvumo sinchrotroninius rentgeno spindulius ir 3D rekonstrukciją, tyrėjai vizualizavo geležimi prisotintas, mineralizuotas kraujagyslių formas dalinai sugytame Tyrannosaurus rex šonkaulyje. Šaltinis: Shutterstock
Mėginys ir mokslinis kontekstas
Dauguma žinių apie dinozaurus gaunamos iš kietųjų audinių — kaulų ir dantų — išsaugotų uolienų registre. Šie elementai yra esminiai, bet riboti, ką jie gali atskleisti apie fiziologiją, augimą ir išvaizdą. Išskirtinai gerai išsaugoti minkštieji audiniai — odos atspaudai, pigmentai, raumenų liekanos, raiščiai — suteikia daug išsamesnės biologinės informacijos. Kraujagyslių struktūros, išsaugotos kaulo viduje, yra dar viena reta minkštųjų audinių forma, vertinga dinozaurų biologijai ir paleontologijai.
Kraujagyslių atspaudai šiame tyrime gauti iš Scotty — didžiausio ir vieno iš geriausiai išsaugotų T. rex egzempliorių, saugomo Royal Saskatchewan Museum Kanadoje. Skeletas rodo kelias traumas, kurios tikriausiai kaupėsi per Scotty gyvenimą prieš maždaug 66 milijonus metų. Viename šonkaulyje yra didelis, dalinai sugytų lūžis; čia nufotografuotas kraujagyslių tinklas, atrodo, atspindi padidėjusią kraujagyslių veiklą, susijusią su kaulo gijimu.
Metodai: sinchrotroninis vaizdavimas ir 3D rekonstrukcija
Vidinių mikrostruktūrų analizė fosiliniuose kauluose kelia du pagrindinius iššūkius: kaip vaizduoti vidų nenaudojant destruktyvių mėginių ėmimo metodų ir kaip prasiskverbti per labai tankų, mineralizuotą medžiagą. Medicininiai kompiuteriniai tomografai dažnai neturi pakankamos raiškos ir prasiskverbimo galios labai mineralizuotiems fosiliniams pavyzdžiams.
Sinchrotroninė rentgeno mikrotomografija
Tyrėjų komanda panaudojo sinchrotroninę šviesą — intensyvius, stipriai kolimuotus rentgeno spindulius, generuojamus dalelių greitintuvuose — kad nuskaitytų šonkaulį mikronų skalės raiška. Sinchrotroninė mikrotomografija gali atskleisti smulkias trimačias detales ir tuo pačiu suteikti elementinio kontrasto, leidžiančio atlikti mineralų fazių cheminį žemėlapį.
Cheminis žemėlapis parodė, kad kraujagyslių kanalai išsaugoti kaip geležimi prisotinti mineralizuoti atspaudai, sudaryti iš dviejų skirtingų mineralinių sluoksnių. Ši sluoksniuotė atspindi sudėtingą diagenetinę istoriją — cheminius ir aplinkos pokyčius po užkasimo — kurie leido išsaugoti mikrostruktūras neįprastai gerai.
Pagrindiniai atradimai ir reikšmė
Mineralizuotų kraujagyslių raštas atitinka tai, ką tikėtumėtės pamatyti aktyvaus kaulų gijimo metu: lokalizuotą kraujagyslių augimo šuolį, reikalingą pernešti ląsteles ir mineralus į remontuojamą zoną. Dokumentuodami išsaugotus angiogeninius (kraujagyslių formavimosi) modelius, mokslininkai gauna tiesioginius anatominius įrodymus, kaip dideli teropodai, tokie kaip T. rex, reagavo į traumas.
Lygiagreti kraujagyslių morfologijos analizė gali padėti atsakyti evoliucinius klausimus: ar dinozaurų kraujagyslių tinklai primena šiuolaikinių archozaurų (paukščių ir krokodilų) struktūras? Ar skirtumai kraujagyslių architektūroje gali būti susiję su augimo tempais, medžiagų apykaita ar imuninėmis reakcijomis? Šis atradimas taip pat siūlo praktišką gairę būsimiems lauko darbams — kaulai su sugytomis traumomis gali būti perspektyvūs taikiniai papildomiems minkštųjų audinių radiniams ieškoti.
Susijusios technologijos ir ateities perspektyvos
Naudojant dalelių greitintuvų pagrindu atliekamą vaizdavimą kartu su 3D modeliavimu ir nedestruktyvia chemine analize, paleontologija sparčiai kinta. Šie tarpdisciplininiai metodai leidžia tyrėjams tirti fosilijas ląsteliniu ir mikrostruktūriniu lygiu išsaugant eksponatus ateities studijoms. Duomenis iš mineralizuotų minkštųjų audinių galima integruoti su histologija, izotopų analize ir lyginimais su gyvais giminaičiais, siekiant atkurti fiziologiją ir gyvenimo istoriją.
Eksperto įžvalga
„Rasti išsaugotus kraujagyslių atspaudus T. rex šonkaulyje suteikia tiesioginį langą į gijimo procesus senoviniuose gyvūnuose,“ sako dr. Ana Ruiz, paleobiologė, nebuvusi susijusi su tyrimu. „Tai sieja paleopatologiją su realiais fiziologiniais mechanizmais ir padeda kelti matuojamus klausimus apie augimą, imuninę reakciją ir elgesį išnykusių rūšių atveju.“
Išvados
Geležimi prisotintų kraujagyslių atspaudų vizualizavimas Scotty šonkaulyje demonstruoja, kaip pažangus vaizdavimas ir cheminis žemėlapis gali atkurti subtilius biologinius signalus iš gilaus geologinio laiko. Šie radiniai plečia mūsų gebėjimą numatyti dinozaurų biologiją neapsiribojant vien kaulų forma — suteikdami naujų duomenų apie gijimą, fiziologiją ir evoliucines gaires — ir nurodo tikslingas strategijas ieškant papildomų minkštųjų audinių įrodymų fosilijų registre.
Quelle: scitechdaily
Kommentare