Kun metsien läpi rappuvat ja kanjonien läpi roiskuvat kaikuvat hiljenivät 66 miljoonaa vuotta sitten sukupuutonsa aikana, maailma ei vaiennut - nisäkkäät rypistyivät ja chattoivat varjoissaan, täyttäen tyhjät alueet uusilla ja nopeasti kehittyvillä lajeilla. Tutkijoiden mielestä ensimmäiset istukat ilmestyivät tänä aikana ja loivat perustan suurimmalle nykyään eläville nisäkkäiden ryhmälle, myös meille.
Paleoseeni - aikakausi, joka seuraa ei-lintujen dinosaurusten sukupuuttoa - merkitsee yhtä tärkeimmistä nisäkkäiden evoluutiokausista, mutta tutkijat eivät ymmärrä miten ja miksi nisäkkäät kehittyivät niin nopeasti tänä aikana. Nopeatempoisella evoluutiolla on taipumus seurata joukkoon sukupuuttoja, mutta tutkijat eivät myöskään ymmärrä tätä mallia, Albuquerquen New Mexico -luonnontieteellisen museon paleontologi Tom Williamson sanoo. "Tämä on se, johon itse asiassa kuulumme, omat esi-isämme syntyivät tällä hetkellä, ja se on todella huonosti ymmärretty", Williamson sanoo.
Siksi hän ja kuuden muun tutkijan ryhmä Yhdysvalloista, Skotlannista, Kiinasta ja Brasiliasta työskentelevät yhdessä kiusatakseen kymmeniä nisäkkäiden fossiileja ensimmäisistä 12 miljoonasta vuodesta dinosaurusten katoamisen jälkeen luodakseen yksityiskohtaisimman varhaisen nisäkkään sukupuun. Heidän on analysoitava monimutkaisia luurakenteita - mukaan lukien korvan luut ja aivotapaukset - lajien erottamiseksi, mutta perinteiset röntgenkuvat eivät aina kykene ottamaan näitä äärekkäisyyksiä. Joten joukkue on muodostanut ainutlaatuisen kumppanuuden New Mexico Meksikon Los Alamos National Laboratoryn (LANL) kanssa korkearesoluutioisten kuvien tuottamiseksi huipputeknisellä neutroniskannerilla. Williamson on ensimmäinen paleontologi, joka tekee yhteistyötä laboratorion kanssa, jonka juuret ovat ydinpuolustuksessa. Kumppanuus osoittaa, kuinka ydinteknologia, joka lopulta voi pyyhkiä meidät lajiksi, on myös tuottanut innovaatioita, kuten tämä neutroniskanneri, jotka voivat auttaa meitä ymmärtämään omaa alkuperäämme lajina.
Ennen kuin dinosaurukset katosivat, yksi yleisimmistä ja monimuotoisimmista nisäkkäiden ryhmistä, jotka scurring ympäri planeettaa, olivat jyrsijöiden kaltaiset olennot, joita kutsuttiin multituberculateiksi. Jotkut näistä selvisivät sukupuuttoon, mittaamalla pienten hiirten kokoa. Mutta myös uusia nisäkäsryhmiä alkoi ilmestyä sukupuuton jälkeen ja muuttuivat nopeasti. "Siirryt kissakokoisesta nisäkkäästä johonkin, joka on ihmisen kokoinen noin 300 000 vuodessa, mikä on erittäin nopeaa", sanoo Williamson, huomauttaen, että nopea vauhti on osa mitä tekee tästä ajanjaksosta erityisen mielenkiintoinen, mutta myös haastava ymmärtää.
Tom Williamson kirjaa fossiilisen löytön kenttäalueeltaan San Juanin altaalla New Mexico luoteisosassa. (Laura Poppick) Päästäksemme ensisijaiselle kenttäpaikalle, josta Williamson on löytänyt runsaasti todisteita elämästä, ajamme useita tunteja Albuquerquesta luoteeseen San Juanin altaan huumaisiin maihin. Saapuessamme kävelemme hedelmättömän harmaan kukkuloiden läpi kuutopölyn värin kautta, jotka olivat aikoinaan joen rantoja. Ne rappeutuvat nyt tuulessa, hitaasti vuotaen muinaisen ekosysteemin jäänteitä. Tämä on yksi parhaimmista paikoista maailmassa löytää nisäkäsjäännöksiä tältä ajalta, Williamson selittää matkalla kohti tasaista masennusta, jossa hänellä on ollut erityistä onnea vuosikymmenien fossiilisten metsästysten aikana.
Aion harrastaa fossiileja silmäni keskellä raunioita maassa ja poistan nyrkkini kokoisen valkeahko-harmaan kivin. Sillä on suunnattu jyvä, joka minusta näyttää siltä, että se voisi olla luu. Näytän sen Williamsonille ja hän ravistaa päätään. ”Pelkästään kivettynyt puu”, hän sanoo, ettei kiviin muuttuneen miljoonan vuoden ikäinen puu ole niin vaikuttunut kuin minä.
Seuraavien tuntien aikana harjoittelen silmiäni tarkemmin ja löydäen runsaasti muita fossiileja: kilpikonnakuoria, liskojen ihoa, kalavaakoja ja paljon muuta. Mutta mitä Williamson oikeasti saa, ovat nisäkkäänjäämiä, etenkin eläinten hampaita ja kalloja, mukaan lukien Eoconodon coryphaeus - pieni kissan kokoinen omnivor, joka kykenee kiipeämään - ja Pantolambda bathmodon, lampaankokoinen kasvissyöjä, joka pysyi lähempänä maata. Hän on hampaiden ja kallojensa takia, koska nisäkkäiden luurankojen muut osat näyttävät näyttävän silmiinpistävän samanlaisilta, jos ne kehittyvät kestämään samoja ympäristöolosuhteita. "Tällainen typerys ajattelee heidän olevan läheisessä yhteydessä toisiinsa, kun he eivät ole", Williamson selittää.
Mutta tietyt rakenteet, mukaan lukien korvaluut, eivät ole yhtä alttiita tälle ns. Konvergenssille evoluutiolle, koska ympäristö ei vaikuta korviin yhtä helposti kuin muut kehon osat, Williamson sanoo. Pienet kalloreikät, joissa verisuonet ja hermot yhdistävät aivot muuhun vartaloon, ovat erityisen hyödyllisiä eri lajien tunnisteita, kertoo tutkimukseen osallistuneen Westvillessä, Indianassa sijaitsevan Purduen yliopiston paleontologi Michelle Spaulding. "Ne voivat luoda korva-alueelle erittäin diagnostisia malleja, jotka auttavat meitä tunnistamaan mihin ryhmään eläin kuuluu", hän toteaa.
Mutta nämä reiät ovat pieniä ja mahdotonta tutkia paljaalla silmällä, joten silloin ryhmän kumppanuudesta Los Alamosin kansallisen laboratorion kanssa tulee kriittinen projekti. Laboratoriossa käytetään joitain maailman suurimman energian röntgen- ja neutroniskannereista, jotka voivat tuottaa joitain korkeimman resoluution kuvia, kertoo laboratorion Neutron Science Center -instrumentin tutkija Ron Nelson. Hän testasi viime vuonna Williamsonin kanssa neutroniskannerin suurella dinosauruksen pääkallalla. Hän teki onnistuneesti kaikkien aikojen loppuun saatetun tyrannosauruskallojen korkeimman resoluution kuvan. Luotettaessa tekniikkaan, he ovat nyt siirtyneet pienempien nisäkkäiden rakenteiden kuvaamiseen.
Los Alamosin kansallinen laboratorio rakennettiin vuonna 1943 Manhattan-projektiin liittyvään ydinpuolustustutkimukseen, pyrkimykseen kehittää ensimmäisiä ydinaseita toisen maailmansodan aikana. Siitä lähtien se on laajentanut yhteistyötään tutkijoiden kanssa aina kasvitieteilijöistä fyysikoihin, etenkin Neutron Science Center -keskuksessaan, joka sisältää puoli mailia pitkän kiihdyttimen, joka tuottaa neutroneja - atomien sisällä olevista latautumattomista hiukkasista, jotka tarjoavat kuvantamisedut X: ssä käytettyihin elektroneihin nähden säteitä.
Kun tiheät materiaalit absorboivat röntgenkuvat ja ne kuvaavat sitä hyvin, neutronit havaitsevat koostumuksen atomien sisällä, tiheydestä riippumatta. Tämä tarkoittaa, että neutronit voivat tunkeutua materiaaleihin ja ottaa kuvia, joita röntgensäteet eivät pysty. Klassinen esimerkki, joka kuvaa tätä ilmiötä, on kuva ruususta lyijypullon sisällä. "Neutronit ovat herkempiä kukkaan, joten voit kuvata kukan lyijyn sisällä", Nelson sanoo.
Neutronikuvauksella on monia sovelluksia räjähteiden ja ydinmateriaalien havaitsemiseksi. Mutta se tarjoaa myös uusia ratkaisuja fossiilien kuvaamiseen, jotka ovat kiinni kiinni mineraalien tiheästä mineraalista ja peittäneet sen. Fossiilien hajottaminen kivistä tuhoaisi näytteen, joten neutroniskannaus antaa tutkijoille tuhoamattoman vaihtoehdon - vaikka näytteet muuttuvatkin radioaktiivisiksi tietyksi ajaksi skannauksen jälkeen, Williamson toteaa. Hänen näytteensä ovat yleensä turvallisia käsitellä muutaman päivän kuluttua, mutta muut materiaalit pysyisivät radioaktiivisina paljon kauemmin koostumuksestaan riippuen.
Nelsonin mukaan kumppanuus paleontologien kanssa on molemminpuolista hyötyä, koska se haastaa laboratorion voittamaan uudet ongelmat. "Parantamalla tekniikkaamme näytteissä parannamme kykyämme muihin ongelmiin, joita yritämme ratkaista", hän sanoo.
Neutroniskannaus (vasen) ja röntgenskannaus (oikea) voivat tarjota ilmaisia kuvia fossiilien eri osien tutkimiseksi. (Los Alamosin kansallinen laboratorio) Fossiilien skannauksen lisäksi ryhmä tutkii eri lajien hampaiden kemiaa saadakseen lisätietoja ilmastosta, jossa eläimet eläivät. Ryhmä tutkii myös tietoja nykyaikaisten nisäkkäiden molekyylisuhteista ja kuinka ne liittyvät joihinkin näihin kuolleisiin sukupuuttoon. lajeja. Tämä auttaa aikaansaamaan puun aikakalibroinnin ja rakennustelineen, mutta molekyylitiedoissa on vielä monia aukkoja, jotka on täytettävä. Siksi on niin tärkeää suorittaa nämä syvälliset fossiilianalyysit, sanoo Naturali-lehden paleontologi Anjali Goswami. Lontoon historiamuseo, joka tutkii myös nisäkkäiden varhaista evoluutiota, mutta ei ole mukana tässä työssä.
"Yksi tärkeimmistä tekemistä asioista on lähteä etsimään fossiileja ja etsimään uusia kohteita, joita ei ymmärretä hyvin", hän sanoo, että Intian ja Argentiinan alitutkinnassa olevat alueet, joissa hän työskentelee, voivat myös auttaa täyttämään aukot palapeli nisäkkäiden varhaisesta evoluutiosta.
Tuloksena oleva sukupuu tarjoaa ponnahduslautan tutkia lisätietoja näistä muinaisista olennoista, mukaan lukien erityyppiset maisemat ja ympäristöt, joita ne vaelsivat, sanoo Spaulding.
"Kun olemme selvittäneet, kuinka kaikki liittyy toisiinsa, voimme alkaa kysyä mielenkiintoisempia kysymyksiä nisäkkäiden evoluutiosta", hän sanoo.
