4 Minutės
Dinozaurų DNR vis dar nepasiekiama dabartinėmis priemonėmis, todėl paleontologai kreipiasi į retesnius minkštųjų audinių pėdsakus, išsaugotus kauluose. Naudodami itin intensyvų sinchrotroninį rentgeno spinduliavimą ir 3D rekonstrukciją, tyrėjai vizualizavo geležimi prisotintas, mineralizuotas kraujagyslių atspaudų struktūras dalinai sugijusiame Tyrannosaurus rex šonkaulyje. Credit: Shutterstock
Specimen and scientific context
Dauguma žinių apie dinozaurus gaunamos iš kietųjų audinių – kaulų ir dantų – išsaugotų uolienose. Šie elementai yra gyvybiškai svarbūs, tačiau riboja tai, ką galime sužinoti apie fiziologiją, augimą ir išvaizdą. Išskirtinai gerai išsaugoti minkštieji audiniai – odos atspaudai, pigmentai, raumenų liekanos, raiščiai – suteikia daug tikslesnį biologinį vaizdą. Vaskulinės struktūros, išsaugotos kaulo viduje, yra dar viena reta minkštųjų audinių forma.
Šio tyrimo vaskuliniai atspaudai gauti iš Scotty – didžiausio ir vieno iš pilniausių T. rex egzempliorių, saugomo Royal Saskatchewan Museum Kanadoje. Skeletas demonstruoja kelias traumas, kurios tikėtina susikaupė per Scotty gyvenimą prieš maždaug 66 milijonus metų. Viename šonkaulyje matomas didelis, dalinai sugijęs lūžis; ten nufotografuota kraujagyslių tinklo struktūra, atrodo, atspindi padidėjusią kraujagyslių veiklą, susijusią su kaulo gijimu.
Methods: synchrotron imaging and 3D reconstruction
Analizuoti vidines mikrostruktūras fosilizuotame kaule kelia dvi pagrindines problemas: kaip vaizduoti vidų neardant mėginių ir kaip prasiskverbti per labai tankią, mineralizacijos paveiktą medžiagą. Medicininiai KT skeneriai dažnai neturi reikiamo raiškos lygio ir pralaidumo tokiems stipriai mineralizuotiems fosilijoms.
Synchrotron X-ray microtomography
Tyrėjų komanda naudojo sinchrotroninę šviesą – intensyvius, labai kolimuotus rentgeno spindulius, generuotus dalelių greitintuvuose, – kad nuskenuotų šonkaulį mikroninio mastelio raiška. Sinchrotroninė mikrotomografija leidžia atskleisti smulkias trimačias detales ir suteikia elementams jautrų kontrastą, kas leidžia atlikti mineralinių fazių cheminį žemėlapiavimą.
Cheminis žemėlapiavimas parodė, kad vaskuliniai kanalai išsaugoti kaip geležimi prisotinti mineralizuoti atspaudai, susitelkę dviem atskiromis mineralinėmis sluoksniais. Toks sluoksniavimas atspindi sudėtingą diagenezės istoriją – cheminių ir aplinkos pokyčių seką po palaidojimo, kuri lėmė išskirtinį mikrostruktūrų išsaugojimą.
Key discoveries and implications
Mineralizuotų kraujagyslių raštas atitinka tai, ko tikimasi aktyvaus kaulo gijimo metu: lokalus kraujagyslių išsiplėtimas siekiant tiekti ląsteles ir mineralus remontuojamai vietai. Dokumentuodami šiuos išsaugotus angiogeninius (kraujagyslių formavimosi) modelius, mokslininkai įgauna tiesioginių anatominių įrodymų, kaip dideli teropodai, tokie kaip T. rex, reagavo į traumas.
Vaskulinių struktūrų palyginamoji analizė galėtų atsakyti evoliucinius klausimus: ar dinozaurų kraujagyslių tinklai primena šiuolaikinių archozaurų (paukščių ir krokodilų) struktūras? Ar skirtumai vaskulinėje architektūroje gali būti susiję su augimo tempais, metabolizmu ar imuniniais atsakais? Šis atradimas taip pat siūlo praktinę gairę ateities ekspedicijoms – kaulai su sugijusiomis traumomis gali būti perspektyvūs ieškant papildomų minkštųjų audinių pėdsakų.
Related technologies and future prospects
Dalelių greitintuvais pagrįsta vaizdinimo technologija, derinama su 3D modeliavimo ir neardomąja cheminė analize, keičia paleontologiją. Šios tarpdisciplininės metodikos leidžia tirti fosilijas ląsteliniu ir mikrostruktūriniu lygiu, tuo pačiu išsaugant eksponatus ateities tyrimams. Duomenys iš mineralizuotų minkštųjų audinių gali būti integruoti su histologija, izotopų analize ir palyginimais su gyvaisiais giminaičiais, kad atkurtume fiziologiją ir gyvenimo istoriją.
Expert Insight
"Geležimi prisotintų vaskulinių atspaudų radimas T. rex šonkaulyje suteikia tiesioginį langą į gijimo procesus senovės gyvūnuose," sako daktarė Ana Ruiz, paleobiologė, nesusijusi su tyrimu. "Tai sieja paleopatologiją su realiomis fiziologinėmis mechanikomis ir padeda užduoti pamatuojamus klausimus apie augimą, imuninį atsaką ir elgseną išnykusių rūšių atžvilgiu."
Conclusion
Geležimi prisotintų kraujagyslių atspaudų vizualizacija Scotty šonkaulyje parodo, kaip pažangios vaizdinimo ir cheminio žemėlapiavimo technologijos gali atkurti subtilius biologinius signalus iš gilios praeities. Šie radiniai plečia mūsų galimybes daryti išvadas apie dinozaurų biologiją neapsiribojant vien kaulo forma – tai nauji duomenys apie gijimą, fiziologiją ir evoliucinius ryšius, ir kartu nurodo tikslingas strategijas ieškant tolimesnių minkštųjų audinių įrodymų fosilijų registre.
Šaltinis: scitechdaily
Komentarai