8 Minutės
Mažas, bet neįprastai informatyvus fosilijos fragmentas iš Anglijos atveria naują požiūrį į ankstyvųjų lepidosaurų – driežų, gyvačių ir tuataros giminės – evoliuciją. Kam nustebino jo dantų forma ir kaukolės struktūra, tas supras, kodėl vieno mažo kaukolės fragmento atradimas gali perrašyti senus teorinius siužetus apie tai, kaip formavosi pagrindinės šių stuburinių grupės savybės.
Netikėtas radinys iš Helsby smėlio sluoksnių
Atrasta fosilija, klasifikuota kaip Agriodontosaurus helsbypetrae (holotipas BRSUG 29950-14), atkeliavo iš Helsby Smiltainio formacijos Devone, Jungtinėje Karalystėje. Nors kaukolė yra itin maža – apytiksliai 1,5 cm ilgio – jos išsaugojimas leido išskaityti detales, kurios prieštarauja ankstesnėms prielaidoms apie ankstyvuosius lepidosaurus. Tradiciškai paleontologai tikėjosi, kad jau ankstyvieji lepidosaurai rodė tam tikrų modernių grupių kombinacijas: atvira apatinė smilkinio sritis (sumažėjęs žandikaulio skersinis kaulas), palatiniai (skliauto) dantys ir tam tikra kaukolės kinematika, leidžianti plačiau atverti žiaunas bei manipuliuoti maistu. Naujoji Agriodontosaurus kaukolė rodo kitokį mozaikinį vaizdą.
Smulkus, bet reikšmingas anatomijos „momentinis vaizdas“
Išsamus kaukolės ir dantų aptikimas parodė keletą svarbių bruožų. Pirma, nėra akivaizdžios palatininės denticijos – tai yra, ant burnos stogo nėra ištisų dantų eilių. Antra, nėra aiškių įrodymų apie hinge tipo kaukolės kinematiką, kuri leistų plačiai atverti dantis, kaip matoma kai kuriuose šiuolaikiniuose driežuose ar gyvatėse. Kartu su šiais trūkumais, specimen rodo atvirą apatinį smilkinio barą – tas pats struktūrinis bruožas pastebimas daugelyje dabartinių driežų ir gyvačių, o tai rodo, kad šią savybę ankstyvieji lepidosaurai galėjo įgyti arba neprarasti nepriklausomai nuo kitų adaptacijų.
Dėl disproporcingai didelių, trikampių šoninių dantų formos – kurios skiriasi nuo artimųjų gretimų fosilijų – galima spręsti apie specializuotą mitybos režimą. Toks dantų tipas yra puikiai tinkamas durti ir pjaustyti šiurkščiavidurius bestuburius, pavyzdžiui kai kuriuos vabzdžius ir stuburinius kriauklėse turinčius vėžiagyvius. Tai leidžia manyti, kad maži numeriai galėjo užimti specializuotas ekologines nišas jau Triaso viduryje.
Holotipas Agriodontosaurus helsbypetrae, BRSUG 29950-14; kaukolės artimas planas. Skalės juostos: 10 mm ir 5 mm. Šaltinis: University of Bristol tyrėjų komanda.
Kaip sinchrotroninė tomografija atvėrė mažo fosilijos pasaulį
Tyrimo komanda, vadovaujama Bristolio universiteto studentų ir mokslininkų, nusprendė imtis mažiau invazinių tyrimo metodų. Dėl fosilijos trapumo tradicinė mechaninė preparacija galėjo pakenkti kritinėms mikrostruktūroms. Todėl buvo pasitelkta sinchrotroninė rentgeno tomografija – itin aukštos raiškos CT technologija, kuri leidžia neardomai ištirti vidines struktūras su mikroniniu tikslumu. Skirtinguose sinchrotronų centruose atliktos skenavimo sesijos leido išskirti individualius kaukolės kaulus, rekonstruoti jų tarpusavio ryšius ir atkurti dantų morfologiją trimatėje erdvėje.
Trimačio A. helsbypetrae kaukolės modelis, gautas sinchrotroninės tomografijos metodu. Siluetas pabrėžia atskirus holotipo elementus.
Tokios skaitmeninės rekonstrukcijos ne tik patvirtino palatinių dantų nebuvimą, bet ir detaliai atvaizdavo didžiųjų šoninių dantų įterpimo vietas, jų kampuotumą bei galimą susidėvėjimo modelį. Iš to galima spręsti apie įkandimo jėgą, kramtymo kampus ir net maisto apdorojimo būdus. Sinchrotronas taip pat leidžia fiksuoti tankio skirtumus tarp fosilizuotų audinių ir užpildų, kurie padeda atskirti originalias anatominės kilmės struktūras nuo vėlesnių mineralizacijos procesų.
Mozaikinė evoliucija: ką tai pasako apie lepidosaurų kilmę
Naujasis radinys palaiko mozaikinės evoliucijos idėją ankstyvuosiuose lepidosauruose: svarbūs kaukolės ir dantų bruožai atsirado ne vienu metu, o skirtingose linijose bei etapais. Vietoje vienos „driežo schemos“, kurią galima būtų pritaikyti visoms grupėms, matome, kad atviro apatinio smilkinio baro formavimasis, palatalinė denticija ir kaukolės kinematika – visi šie elementai buvo įgyjami, klaidinami arba prarandami nepriklausomai vienas nuo kito.
Kodėl tai svarbu? Skirtingos kaukolės ir dantų savybės suteikia specifinius mitybinius privalumus. Palatiniai dantys gali padėti saugiai laikyti slinkus maistą arba smulkesnius grobus, dideli duriantys dantys (kaip A. helsbypetrae) geriau tinka kietiems, chitininams grobams pramušti, o kaukolės kinematika leidžia ryti didesnius laimikio gabalus. Jei šios savybės atsirado fragmentiškai, kiekviena ankstyvųjų lepidosaurų linija galėjo eksperimentuoti su skirtingais maitinimosi būdais ir ekologinėmis nišomis – tai galėtų paaiškinti jų vėlesnį išplitimą ir rūšių gausą.
Be to, toks mozaikinis modelis persvarsto ir tuataros (Sphenodon) evoliucijos kontekstą. Tuatara išlaikė keletą senovinių bruožų, tačiau fosilinė medžiaga rodo, kad jos protėviai galėjo būti kur kas įvairiapusiškesni. A. helsbypetrae prideda papildomą sluoksnį prie šios istorijos, parodant, kad senoviniai lepidosaurai turėjo platesnį morfologinį spektrą, nei galime spręsti vien tik iš gyvų rūšių.
Filogeninis medis, rodantis apatinių smilkinio barų ir kaukolės kinematikos įvairovę fosiliniuose ir dabartiniuose amniotuose (driežuose, paukščiuose ir roplėse).
Kaip šis radinys keičia paleontologijos metodus ir interpretacijas
Agriodontosaurus helsbypetrae istorija yra puikus pavyzdys, kaip technologinis progresas ir tradicinė lauko darbų praktika gali veikti kartu. Iš vienos pusės — kruopštus lauko darbas: fosilija buvo surasta, kai ji besineriant iš kranto uolų, o pirmasis grynai matomas fragmentas buvo labai mažas. Tokiais atvejais skubus ir netinkamas mechaninis atvėrimas gali sufleruoti klaidingas išvadas arba visiškai sunaikinti vertingas detales. Iš kitos pusės — pažangios vaizdavimo technologijos, kurios leido neardomai ištirti ertmes ir rekonstrukcijas.
Fosilijos katalogavimas (BRSUG 29950-14) užtikrina, kad tyrimas bus pergaminuotas ir prieinamas kitiems specialistams. Tai svarbu, nes naujos analizės metodikos (pvz., cheminės analizės, mikro-CT su dar aukštesne raiška arba mechaninė preparacija po virtualaus modelio paruošimo) gali atskleisti dar daugiau detalių ateityje.
Praktiniai pavyzdžiai: ką reiškia palatinių dantų nebuvimas
Palatinių dantų nebuvimas A. helsbypetrae auklina keletą praktinių mitybinių hipotezių. Pirmiausia, be dantų ant burnos stogo, grobio laikymo manipuliacijos galėjo būti atliekamos kitais mechanizmais: greitesniu kandimu ir iš karto nuskėrimu, arba specializuotomis žandikaulio formomis. Antra, tai reiškia, jog palataliniai dantys buvo ne būtinas „lepidosaurų atributas“, bet greičiau vienas iš įrankių, kurį evoliucija kartais įdiegdavo, kartais – prarasdavo. Trečia, tai kelia klausimą apie ekosisteminius santykius: ar A. helsbypetrae gyveno aplinkoje, kur kieti bestuburiai dominavo, todėl evoliucinis spaudimas skatino daugiau duriančių šoninių dantų, o ne palatinių eilių formavimą?
Ekspertų komentarai ir platesnės implikacijos
Dr. Elena Ruiz, vertebratų paleontologė ir mokslo komunikatorė, pažymėjo: "Ši fosilija puikiai iliustruoja, kaip mažos liekanos gali turėti didelį poveikį. 242 milijonų metų senumo lepidosauro, kuriame nėra palatinių dantų ir yra ribota kaukolės kinematika, buvimas rodo, kad evoliucija neseka vienu linijiniu keliu. Kiekvieną bruožą reikia vertinti tiek ekologiniame, tiek filogenetiniame kontekste." Jos komentaras pabrėžia, jog derinant tikslų skenavimą su kruopščia palyginamąja anatomija gaunami daug turtingesni ir tikslesni senovės organizmų atvaizdai.
Tyrimas taip pat rodo konkurencinį pranašumą mokslinių publikacijų kontekste: darbai, kurie jungia lauko radinius, aukštųjų technologijų analizę ir kontekstualią evoliucinę interpretaciją, labiau prisideda prie mokslo pažangos. Tai ypač svarbu paleontologijoje, kur fragmentiška fosilija dažnai verčia mokslininkus savarankiškai interpretuoti ribotą medžiagą.
Kur toliau? Naujų radinių ir technologijų horizonto link
Agriodontosaurus helsbypetrae yra tik vienas žingsnis link platesnio supratimo apie lepidosaurų kilmę ir jų ankstyvųjų adaptacijų įvairovę. Ateities kryptys apima:
- papildomus iškasimus Helsby formacijoje ir gretimose vietovėse, ieškant papildomų skeletinių elementų, kurie galėtų atskleisti kūno dydį, galūnių morfologiją ar uodegos struktūrą;
- detalesnę cheminę ir mikrostruktūrinę analizę dantų emalio ir kaulų audiniams, siekiant suprasti augimo modelius bei mitybos ekologiją;
- plėtrą tarpdisciplininių tyrimų, jungiančių paleobotaniką ir sedimentologiją, siekiant rekonstruoti A. helsbypetrae buveinę ir potencialią grobio įvairovę;
- dar sudėtingesnes filogenetines analizes, kurios ištestuotų mozaikinės evoliucijos modelius tarp ankstyvųjų lepidosaurų ir jų artimiausių kaimynų amniotų.
Tokie žingsniai padės susieti morfologines savybes su aplinkos kaita ir paleoekologiniais spaudimais, taip geriau suprantant, kodėl tam tikros savybės buvo pasiliktos, modifikuotos arba atmestos per geologinį laiką.
Kai fosilijos atradėjas prisiminė 2015 metų momentą Devono paplūdimyje, jis sakė: „Radęs tą fragmentą buvau suglumęs — rodėsi, kad nieko nemačiau. Tačiau šiandien matyti, kad iš to mažo akmenuko gali kilti labai didelės istorijos.“ Tai primena, kad paleontologija vis dar remiasi ir atsitiktinumu, ir kruopščiu darbu; kiekvienas radinys gali atverti netikėtus takus į praeitį.
Agriodontosaurus helsbypetrae įrašo du pamokinius elementus: technologijos leidžia skaityti detales, kurias anksčiau praleisdavome, ir evoliucinė istorija yra sudėtinga — bruožai atsiranda, kintai keičiasi ir kartais vėl išnyksta, piešiant daugiasluoksnį gyvenimo istorijos paveikslą. Tyrimai, panašūs į šį, ne tik praplečia mūsų žinias apie senąsias faunas, bet ir rodo, kaip mokslas keičiasi: nuo akivaizdžių formų aprašymo link gilios, technologijų paremto patikslinimo strategijos.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą