Ko se je odmev dinozavrov med šumi in pljuskanjem po kanjonih spokojil pred 66 milijoni let med njihovim izumrtjem, svet ni zamolčal - sesalci so zacvilili in klepetali v svojih sencah, zapolnjevali praznine z novimi in hitro razvijajočimi se vrstami. Znanstveniki menijo, da so se prve placente pojavile okoli tega časa, ki so postavile temelje največji skupini sesalcev, ki so danes živi, vključno z nami.
Paleocen - epoha po izumrtju neavtološkega dinozavra - je eno najpomembnejših obdobij evolucije sesalcev, vendar raziskovalci ne razumejo, kako in zakaj so se sesalci v tem času tako hitro razvili. Hitra evolucija ponavadi sledi množičnim izumrtjem, toda tudi tega znanstveniki ne razumejo, pravi Tom Williamson, paleontolog iz New Mexico muzeja naravoslovja in znanosti v Albuquerqueu. "To je dejansko del, katerega lastni predniki so nastali v tem času, in res je slabo razumljen, " pravi Williamson.
Zato skupaj z ekipo šestih znanstvenikov iz ZDA, Škotske, Kitajske in Brazilije sodelujeta, da bi raztrgali na desetine fosilov sesalcev iz prvih 12 milijonov let, potem ko so dinozavri izginili, da bi ustvarili najbolj podrobno zgodnje družinsko drevo do danes. Za razlikovanje vrst bodo morali analizirati zapletene skeletne strukture - vključno z ušesnimi kostmi in možganskimi primeri, toda tradicionalni rentgenski pregledi se ne morejo vedno lotiti teh podrobnosti. Tako je skupina oblikovala edinstveno partnerstvo z Nacionalnim laboratorijem Los Alamos (LANL) v Novi Mehiki za ustvarjanje posnetkov visoke ločljivosti z uporabo najsodobnejšega nevtronskega skenerja. Williamson je prvi paleontolog, ki je na ta način sodeloval z laboratorijem, ki ima korenine v jedrski obrambi. Partnerstvo dokazuje, kako je jedrska tehnologija, ki nas lahko končno odstrani kot vrsto, ustvarila tudi novosti, kot je ta nevtronski optični bralnik, ki nam lahko pomaga razumeti lastni izvor kot vrsto.
Preden so dinozavri izginili, so bila ena najpogostejših in najrazličnejših skupin sesalcev, ki se vijejo po planetu, bitja, podobna glodavcem, imenovana multiituberkulati. Nekateri od njih so preživeli izumrtje in izmerili velikost majhnih miši. Toda po izumrtju so se začele pojavljati tudi nove skupine sesalcev in so se hitro spremenile. "Od sesalca velikosti mačke preidete na velikost človeka v približno 300.000 letih, kar je zelo hitro, " pravi Williamson in ugotavlja, da je hiter tempo del tega obdobja, ki je še posebej zanimivo, a hkrati tudi zahtevno razumeti.
Tom Williamson zabeleži najdbo fosilov na svojem poljskem najdišču v porečju San Juan na severozahodu Nove Mehike. (Laura Poppick) Da pridemo do najpomembnejšega polja, kjer je Williamson našel ogromno dokazov o tem življenju, se vozimo nekaj ur severozahodno od Albuquerqueja v dežele porečja San Juan. Ko prispemo, se sprehodimo po neplodnih sivih gričih barve mesečevega prahu, ki so bili nekoč obrežji reke. Zdaj erotirajo v vetru in počasi izlivajo ostanke starodavnega ekosistema. To označuje eno najboljših krajev na svetu za iskanje ostankov sesalcev iz tega časovnega obdobja, pojasni Williamson, ko se povzpnemo v ravno depresijo, kjer je imel še posebno srečo v desetletjih lova na fosile.
Začnem trenirati oči za fosile med ruševinami na tleh in poberem kos belkasto-sive skale velikosti pesti. Ima usmerjeno zrno, ki se mi zdi, kot da bi lahko bilo kost. Pokažem ga Williamsonu in on strese z glavo. "Samo okameneli les, " pravi, ne tako navdušen nad več milijonov milijonov staro drevo, ki se je spremenilo v kamen, kot sem jaz.
V naslednjih nekaj urah bolj treniram oči in odkrijem druge fosile: želve, školjke, kuščarje, ribje luske in drugo. Toda tisto, kar Williamson resnično čaka, so ostanki sesalcev, zlasti zob in lobanje živali, vključno z Eoconodon coryphaeus - majhen mačji vsejed, ki se je sposoben vzpenjati - in Pantolambda kopalnica, ovčja rastlina, ki je ostala bliže tlom. Po zobeh in lobanjah ima zato, ker so drugi deli okostja sesalcev videti podobno, če bi se razvili, da bi zdržali enake pogoje okolja. "Tako te norčijo, da razmišljaš, da so tesno povezani, če niso, " pojasni Williamson.
Toda nekatere strukture, vključno z ušesnimi kostmi, niso tako dovzetne za tako imenovano konvergentno evolucijo, ker okolice ušesa ne lahkajo tako enostavno kot drugi deli telesa, pravi Williamson. Majhne luknje v lobanji, kjer krvne žile in živci povezujejo možgane s preostalim telesom, so še posebej koristni identifikatorji različnih vrst, pravi Michelle Spaulding, paleontologinja z univerze Purdue Northwest v Westvilleu, Indiana, ki je sodelovala v raziskavi. "V ušesnem predelu lahko ustvarijo zelo diagnostične vzorce, ki nam pomagajo ugotoviti, v katero skupino živali bo pripadla, " ugotavlja.
Toda te luknje so majhne in jih je s prostim očesom nemogoče preučiti, zato je partnerstvo ekipe z Nacionalnim laboratorijem Los Alamos ključno za projekt. Ron Nelson, znanstvenik v laboratoriju Znanstveni center Neutron, pravi Ron Nelson, laboratorij uporablja nekaj najbolj energijskih skenerjev rentgenskih in nevtronskih sistemov na svetu, ki lahko ustvarijo nekaj posnetkov najvišje ločljivosti. Lani je z Williamsonom preizkusil nevtronski skener na veliki lobanji dinozavrov in uspešno ustvaril skeniranje lobanje tiranozavra z najvišjo ločljivostjo. Z zaupanjem v tehnologijo so zdaj prešli na slikanje manjših struktur sesalcev.
Nacionalni laboratorij Los Alamos je bil zgrajen leta 1943 za raziskave jedrske obrambe, povezane s projektom na Manhattnu, prizadevanjem za razvoj prvega jedrskega orožja med drugo svetovno vojno. Od takrat naprej vedno bolj širi svoje sodelovanje z znanstveniki, od botanikov do fizikov, zlasti v njegovem znanstvenem centru Neutron, ki vključuje pol kilometra dolg pospeševalnik, ki ustvarja nevtrone - nepolnjene delce, ki jih najdemo znotraj atomov, ki nudijo slikovne prednosti pred elektroni, ki se uporabljajo v X -raje.
Medtem ko rentgenski žarki absorbirajo in so dobri pri slikanju gostih materialov, nevtroni zaznajo sestavo znotraj atomov, ne glede na gostoto. To pomeni, da lahko nevtroni prodrejo v materiale in zajamejo slike, ki jih rentgenski žarki ne morejo. Klasičen primer, ki prikazuje ta pojav, je slika vrtnice v svinčeni bučki. "Nevroni so na cvetu bolj občutljivi, zato lahko cvet v sliki slikate, " pravi Nelson.
Neutronsko slikanje ima različne aplikacije pri odkrivanju eksplozivov in jedrskih snovi. Ponuja pa tudi nove rešitve za slikanje fosilov, zataknjenih znotraj in zakritih z gostimi minerali v kamninah. Odstranjevanje fosilov iz kamnine bi uničilo vzorec, zato skeniranje nevtronov znanstvenikom nudi nerazorno alternativo - čeprav vzorci postanejo radioaktivni za nekaj časa po pregledu, ugotavlja Williamson. Njegovi vzorci so običajno varni za ravnanje po nekaj dneh, vendar bi ostali materiali ostali radioaktivni veliko dlje, odvisno od njihove sestave.
Nelson pravi, da je partnerstvo s paleontologi obojestransko koristno, saj izziva laboratorij za premagovanje novih težav. "Z izboljšanjem svojih tehnik na njihovih vzorcih izboljšujemo zmogljivosti za druge težave, ki jih poskušamo rešiti, " pravi.
Nevtronsko skeniranje (levo) in rentgensko slikanje (desno) lahko ponujata brezplačne posnetke za preučevanje različnih sestavnih delov fosilov. (Nacionalni laboratorij v Los Alamosu) Poleg skeniranja fosilov bo ekipa proučila kemijo zob različnih vrst, da bi izvedela več o podnebju, v katerem so živele te živali. Skupina bo preučila tudi podatke o molekularnih odnosih med sodobnimi sesalci in kako se nanašajo na nekatere od teh izumrlih. vrste. To pomaga pri zagotavljanju časovne kalibracije in gradbenega odra za drevo, vendar imajo molekularni podatki še vedno veliko vrzeli, ki jih je treba zapolniti. Zato je tako pomembno, da opravite te poglobljene analize fosilov, pravi Anjali Goswami, paleontologinja iz Naravoslovja Zgodovinski muzej v Londonu, ki prav tako preučuje zgodnjo evolucijo sesalcev, vendar se s tem delom ne ukvarja.
"Ena najpomembnejših stvari je, da poiščete fosile in poiščete nova mesta, ki niso dobro razumljena, " pravi, ob tem pa opozarja, da lahko premalo raziskane regije v Indiji in Argentini, kjer deluje, prav tako pomagajo zapolniti vrzeli uganka zgodnje evolucije sesalcev.
Tako bo nastalo družinsko drevo odskočna deska za raziskovanje več podrobnosti o teh starodavnih bitjih, vključno z različnimi vrstami pokrajin in okolic, po katerih so gostovali, pravi Spaulding.
"Ko ugotovimo, kako je vse povezano, lahko začnemo postavljati bolj zanimiva vprašanja o evoluciji sesalcev, " pravi.
