Představte si paleontologa a pravděpodobně si představíte někoho v skalnaté poušti, který vykopává dinosauří kosti, nebo shrbený nad deskou skály v laboratoři, pomalu štípající staré vrstvy sedimentů, aby odhalil zkamenělé zbytky minulé epochy.
Ale podle nového příspěvku paleontologů z University of Bristol je tento obraz osamělých, prašných dinosaurů vědců zastaralý.
John Cunningham, hlavní autor knihy, říká, že moderní studie o zaniklých zvířatech je poháněna nejmodernější zobrazovací technologií, 3D modelováním a virtuální rekonstrukcí a pitváním - rozšiřuje naše znalosti o starověkých zvířatech, ale také o jiných starých a nových druzích.
Nové zobrazovací techniky dokonce umožňují, aby fosílie byly prakticky odstraněny z okolní skály, což ušetří měsíce nebo roky pečlivé práce; výsledné virtuální kosti lze snadno sdílet a studovat nebo dokonce vytisknout.
Stejně jako v mnoha jiných průmyslových odvětvích pomáhá 3D tisk a modelování paleontologům získat jasnější pohled na fosílie než kdykoli předtím. Pomocí 3D modelů mohou vědci manipulovat s konkrétními částmi vzorku pro další studium, nahradit chybějící úseky daty z jiné části této kosti nebo digitálně rekonstruovat lebky nebo jiné složité struktury, které byly během procesu fosilizace zploštěny nebo jinak zkresleny. Měkké tkáně, jako je vnitřní část mozkového pouzdra, nebo svaly, které se připevňují na rozpoznatelných bodech kostí, lze také prakticky rekonstruovat.
Jakmile jsou tyto přesné modely vytvořeny, mohou být fosilie vyzkoušeny novými způsoby, jako je podrobení biomechanické analýze, stejně jako strukturální inženýři testují mosty a budovy před jejich stavbou. To může vědcům říci, jak dané zvíře mohlo chodit, co jedlo, jak rychle se může pohybovat a jaké pohyby nemohlo provést kvůli omezením své kosti a svalu.
Pokroky v rentgenovém zobrazování a elektronové mikroskopii, která používá paprsky elektronů k vytvoření obrazu vzorku, také umožňují vědcům nahlédnout s překvapivou úrovní detailů nejen do hornin obsahujících fosílie, které musí být ještě fyzicky exponovány, ale uvnitř těl fosilních zvířat samotných.
Například tým v Německu nedávno oznámil, že objevili nejdříve známého ptáka, který opyluje rostliny, protože byli schopni vidět a rozlišit více druhů pylových zrn v žaludku 47 milionů let staré fosílie.
Překvapivě však Cunningham říká, že existují ještě přesnější metody zobrazování. Synchrotronová tomografie, která používá urychlovač částic k produkci velmi jasných rentgenových paprsků, vede k přesným a čistým obrazům, říká Cunningham, což činí viditelné struktury menší než tisícina milimetru nebo jednu stotinu tloušťky hvězdy a lidských vlasů .
"Pomocí synchrotronové tomografie jsme byli schopni vizualizovat zachované subcelulární struktury včetně možných jader, " říká Cunningham. "Je dokonce možné tyto struktury zcela virtuálně rozřezat."
Tento obrázek ukazuje, jak byly fotografie fosilních (vlevo) rekonstruovány pomocí digitálních nástrojů (vpravo). (University of Bristol) Big Dino Data Přesunutí dat z masivních fosilních sbírek mimo zaprášené police na vzorky a do virtuálního světa je však dalším problémem. Mark Norell, předseda divize paleontologie v Americkém přírodovědném muzeu, a jeho tým strávili obrovské množství času digitalizací svých souborů. „Máme tady skener, který běží téměř 24 hodin denně, “ říká. Rychle rostoucí zásoba digitálních fosilních dat, která je časově náročná, nabízí nové příležitosti ke spolupráci, spolu se schopností porovnat desítky vzorků z institucí po celém světě.
Norell například říká, že jeden z jeho studentů právě dokončil disertační práci zahrnující rekonstrukci žijících a zkamenělých hadů na vnitřním uchu. Zahrnula asi sto vzorků, ale „ve skutečnosti bylo naskenováno pouze asi polovinu, “ říká Norell. „Ostatní byly věci, které již ostatní publikovali [takže] tyto surové skenování již byly nahrány.“
Ale i přes pokrok, Cunningham a jeho tým říkají staré zákony, které spojují fosilní autorská práva s muzei a nedostatek rozsáhlé elektronické infrastruktury pro ukládání a sdílení dat, drží pole zpět od rychlejšího pokroku.
Někteří vědci také nechtějí sdílet svá data tak, jak by měli, a to i po zveřejnění, pokud v nich existuje potenciál pro další studie, říká Cunningham. Mnoho muzeí chrání autorská práva ke svým fosilím, což brání legálnímu sdílení, a další také využívají špičkovou paleontologickou technologii pro zisk, říká.
„Někteří si dávají pozor na to, aby umožnili rozšířený přístup k digitálním datům, protože by to znamenalo, že kdokoli s přístupem k 3D tiskárně by mohl začít tisknout modely, “ říká Cunningham - což může být dobré pro fandy a středoškolské učitele přírodních věd, ale mohlo by to poškodit konečný výsledek instituce, která údaje vlastní.
Kromě shromažďování samotných dat je velkou výzvou pro instituce schopnost ukládat, udržovat a zpřístupňovat velké množství dat, které nyní generují paleontologové, říká Cunningham.
V USA však Norell říká, že existuje několik úložišť dat - jako je Digimorph na University of Austin, MorphoBank ve Stony Brook nebo Morphbank na Floridské státní univerzitě - pro výzkumníky. Také si nemyslí, že technické a finanční překážky ukládání a sdílení dat jsou obtížně překonatelné.
"Pracuji se spoustou astronomů tady v muzeu a druhy dat, které proudí z jejich přístrojů, jsou jako tři řády větší než druhy dat, které získáváme ze studií tomografie, " říká Norell. "Je to problém, ale není to problém."
Učení se ze života
Oba se však shodují na tom, že jedním z hlavních problémů, kterým nyní čelí paleontologie, je to, jak překvapivě málo víme o moderních živých zvířatech.
Jak Cunningham a ostatní autoři zdůrazňují ve svém příspěvku, „... nejdůležitější omezení čtení fosilních záznamů nyní spočívají hlavně a poněkud ironicky, se špatným stavem znalosti anatomie živé bioty.“
Norell také narazila na tento problém. Jeho laboratoř prakticky rekonstruovala mozky dinosaurů, které úzce souvisí s ptáky. Když ale začali hledat srovnávací údaje u moderních zvířat, nemohli najít živou mapu aktivace mozku pro živého ptáka. Takže jeho spolupracovníci v Brookhaven National Laboratory museli postavit malou PET skenovací helmu pro ptáky a sbírat moderní data, která potřebují pro své starověké srovnání.
"Dříve byla většina paleontologů primárně školena jako geologové, " říká Norell. "Teď ... většina z nás se považuje za biology, kteří někdy pracují na fosiliích."
