Predstavljajte si paleontologa in verjetno si predstavljate nekoga, ki je v skalnati puščavi izkopal kosti dinozavra ali se pogladil nad ploščo kamnine v laboratoriju in počasi odrezal starodavne plasti usedlin, da bi razkril fosilizirane ostanke pretekle epohe.
Toda po novem prispevku paleontologov univerze v Bristolu je ta podoba samotnih, prašnih znanstvenikov dinozavra močno zastarela.
John Cunningham, glavni avtor prispevka, pravi, da sodobno preučevanje izumrlih živali poganja vrhunska tehnologija slikanja, 3D-modeliranje ter virtualna obnova in seciranje - s čimer izboljšujemo naše znanje o starodavnih živalih, pa tudi o drugih vrstah, starih in novih.
Nove tehnike slikanja celo omogočajo, da se fosili praktično odstranijo iz okoliških kamnin, prihranijo mesece ali leta natančnega dela; nastale navidezne kosti je mogoče preprosto deliti in preučevati ali celo natisniti.
Tako kot v mnogih drugih panogah 3D-tiskanje in modeliranje pomagajo paleontologom, da dobijo jasnejši pogled na fosile kot kdaj koli prej. S 3D modeli lahko znanstveniki manipulirajo s posebnimi deli primerka za nadaljnje preučevanje, nadomeščajo manjkajoče odseke s podatki iz drugega dela te kosti ali digitalno rekonstruirajo lobanje ali druge zapletene strukture, ki so bile med postopkom fosilizacije sploščene ali drugače popačene. Mehka tkiva, na primer notranjost možganskega ohišja, ali mišice, ki se pritrdijo na opaznih točkah na kosti, je prav tako mogoče rekonstruirati.
Ko so izdelani ti natančni modeli, je mogoče fosile preizkusiti na nove načine, na primer podvrgniti jih biomehanski analizi, na enak način, kot bodo gradbeni inženirji preizkusili mostove in zgradbe, preden bodo zgrajeni. To lahko znanstvenikom pove, kako je lahko določena žival hodila, kaj jedla, kako hitro se je lahko gibala in kakšnih gibov ne bi smela narediti zaradi omejitev kosti in mišic.
Napredek rentgenskega slikanja in elektronske mikroskopije, ki uporablja snope elektronov za ustvarjanje slike vzorca, znanstvenikom omogoča tudi, da presenetljivo raven podrobnosti pogledajo ne le v kamnine, ki vsebujejo fosile, ki še niso popolnoma izpostavljeni, ampak znotraj teles samih fosiliziranih živali.
Pred kratkim je skupina iz Nemčije sporočila, da so odkrili najstarejšo znano ptico, ki je oprašila rastline, saj so lahko v želodcu 47-letnega fosila videli in razlikovali več vrst cvetnega prahu.
Kljub temu Cunningham pravi, da obstajajo še natančnejše metode za slikanje. Sinhrotronska tomografija, ki uporablja pospeševalnik delcev za ustvarjanje zelo svetlih rentgenskih žarkov, ima natančne, čiste slike, pravi Cunningham, zaradi česar so vidne strukture manjše od tisočine milimetra ali ene stotinke debeline človeškega lasu .
"S sinhrotronsko tomografijo smo lahko vizualizirali ohranjene podcelične strukture, vključno z možnimi jedri, " pravi Cunningham. "Tovrstne strukture je mogoče skoraj popolnoma razstaviti."
Ta slika prikazuje, kako so bile fotografije fosila (levo) rekonstruirane z digitalnimi orodji (desno). (Univerza v Bristolu) Podatki o velikem Dinu Premikanje podatkov iz množičnih fosilnih zbirk z zaprašenih polic vzorcev in v virtualni svet je drugo vprašanje v celoti. Mark Norell, predsednik oddelka za paleontologijo Ameriškega muzeja naravoslovja, in njegova ekipa so porabili ogromno časa za digitalizacijo svojih datotek. "Na mestu imamo optični bralnik in deluje skoraj 24 ur na dan, " pravi. Medtem ko je za ustvarjanje zamudno, hitro naraščajoča zaloga digitalnih fosilnih podatkov ponuja nove priložnosti za sodelovanje, skupaj z možnostjo primerjave desetine primerkov iz institucij po vsem svetu.
Na primer, pravi Norell, je eden od njegovih študentov pravkar dokončal disertacijo o rekonstrukciji živih in fosiliziranih kač z notranjim ušesom. Vključila je približno sto primerkov, vendar je "dejansko skenirala le približno polovico tega, " pravi Norell. "Ostale so stvari, ki so jih drugi že objavili [zato] so bili ti naloženi pregledi že naloženi."
Kljub napredku pa Cunningham in njegova ekipa trdijo, da stari zakoni, ki povezujejo fosilne avtorske pravice z muzeji, in pomanjkanje obsežne elektronske infrastrukture za shranjevanje in izmenjavo podatkov, to ovirajo od hitrejšega napredka.
Nekateri raziskovalci si tudi ne želijo deliti svojih podatkov, kot bi morali biti, tudi po objavi, če obstajajo možnosti za nadaljnje študije, zajete v podatke, pravi Cunningham. Številni muzeji avtorsko zaščitijo svoje fosile, kar preprečuje zakonito delitev, drugi pa izkoriščajo tudi vrhunsko paleontološko tehnologijo za dobiček, pravi.
"Nekateri so previdni, če bi omogočili razširjen dostop do digitalnih podatkov, saj bi to pomenilo, da bi lahko vsak, ki ima dostop do 3D-tiskalnika, začel tiskati modele, " pravi Cunningham, kar je lahko dobro za hobiste in srednješolske učitelje, vendar bi lahko spodbudilo spodnjo vrstico institucije, ki je lastnik podatkov.
Poleg samega zbiranja podatkov je velik izziv institucij zmožnost shranjevanja, vzdrževanja in dajanja na voljo velikih količin podatkov, ki jih zdaj pridobivajo paleontologi, pravi Cunningham.
V ZDA pa Norell pravi, da je na voljo več zbirk podatkov - na primer Digimorph na Univerzi v Austinu, MorphoBank v Stony Brooku ali Morphbank na Florida State University - na voljo raziskovalcem. Prav tako ne misli, da so tehnične in finančne ovire shranjevanja in izmenjave podatkov težko premagati.
"Tu delam s kopico astronomov v muzeju. Vrste podatkov, ki jih pretakajo iz svojih instrumentov, so za tri zaporedje večje od vrst podatkov, ki jih dobimo iz študij tomografije, " pravi Norell. "Torej je to vprašanje, vendar ni problem."
Učenje od živega
Vendar se strinjata, da je eno od pomembnejših vprašanj, ki se zdaj srečuje na področju paleontologije, kako presenetljivo malo vemo o sodobnih, živih živalih.
Kot poudarjajo Cunningham in drugi avtorji v svojem prispevku, "... najpomembnejše omejitve pri branju zapisov o fosilih zdaj ležijo v glavnem in nekoliko ironično na slabem poznavanju anatomije žive biote."
Tudi Norell se je spopadel s tem vprašanjem. Njegov laboratorij praktično rekonstruira možgane dinozavrov, ki so tesno povezani s pticami. Ko pa so začeli iskati primerjalne podatke pri sodobnih živalih, niso mogli najti niti ene same možganske aktivacijske karte za živo ptico. Tako so morali njegovi sodelavci v Brookhaven National Laboratory sestaviti drobno čelado za skeniranje PET za ptice in sami zbrati sodobne podatke, ki jih potrebujejo za svoje starodavne primerjave.
"Prej je bila večina paleontologov primarno usposobljena za geologe, " pravi Norell. "Zdaj ... večina nas meni, da smo biologi, ki včasih delajo na fosilih."
