Když se ozvěny dinosaurů, kteří se proháněli lesy a stříkali kaňony, během jejich zániku utišili před 66 miliony let, svět nezmlel - savci se v jejich stínu chvěli a klábosili, vyplňovali prázdniny novými a rychle se vyvíjejícími druhy. Vědci se domnívají, že kolem této doby se objevily první placenty a položily základy největší skupině živých savců, včetně nás.
Paleocen - epocha, která následuje po neléčení dinosaura, je jedním z nejdůležitějších období vývoje savců, ale vědci nechápou, jak a proč se savci během této doby vyvinuli tak rychle. Rychle se vyvíjející evoluce má tendenci následovat masové vyhynutí, ale vědci tomu nerozumí, říká Tom Williamson, paleontolog z New Mexico Museum of Natural History & Science v Albuquerque. "Toto je ta, ve které jsme vlastně součástí, naši vlastní předkové vznikli v této době a je to opravdu špatně pochopeno, " říká Williamson.
Proto spolu s týmem šesti dalších vědců z USA, Skotska, Číny a Brazílie společně škádlí desítky fosilií savců z prvních 12 miliónů let poté, co dinosauři zmizeli, aby vytvořili nejpodrobnější raný rodokmen rodiny. Budou muset analyzovat složité kosterní struktury - včetně ušních kostí a mozkových případů -, aby rozlišili druhy, ale tradiční rentgenové skenování na těchto markantech ne vždy dokáže. Tým vytvořil jedinečné partnerství s Los Alamos National Laboratory (LANL) v Novém Mexiku, aby vytvořil snímky s vysokým rozlišením pomocí nejmodernějšího neutronového skeneru. Williamson je prvním paleontologem, který tímto způsobem spolupracoval s laboratoří, která má kořeny v jaderné obraně. Partnerství ukazuje, jak jaderná technologie, která by nás nakonec mohla vyhladit jako druh, také přinesla inovace, jako je tento neutronový skener, které nám mohou pomoci pochopit náš vlastní původ jako druh.
Než dinosauři zmizeli, jedna z nejobvyklejších a nejrůznějších skupin savců, kteří se plazili kolem planety, byla stvoření podobná hlodavcům nazývaná multituberkuláty. Někteří z nich přežili vyhynutí a změřili velikost malých myší. Po vyhynutí se však začaly objevovat i nové skupiny savců, které se rychle změnily. "Přecházíte z kočičího savce na něco, co je přibližně za 300 000 let, což je velmi rychlé, " říká Williamson a poznamenává, že toto rychlé tempo je součástí toho, co činí toto období obzvláště zajímavým, ale také náročným rozumět.
Tom Williamson zaznamenává fosilní nález na svém poli v San Juan Basin v severozápadním Novém Mexiku. (Laura Poppick) Abychom se dostali na vrcholné místo v terénu, kde Williamson našel dostatek důkazů o tomto životě, jedeme několik hodin severozápadně od Albuquerque do Badlands San Juan Basin. Když dorazíme, projdeme pusté šedé kopce barvu měsíčního prachu, který byl kdysi břehem řeky. Nyní erodují ve větru a pomalu vysypávají zbytky starověkého ekosystému. To znamená jedno z nejlepších míst na světě, kde lze najít zbytky savců z tohoto období, vysvětluje Williamson, když se vydáváme na rovnou depresi, kde měl zvláštní štěstí ve svých desetiletích fosilního lovu.
Začal jsem trénovat oči na fosílie uprostřed suti na zemi a zvedl kousek bělavě šedé skály velikosti mé pěsti. Má směrové zrno, které mi připadá jako kost. Ukazuji to Williamsonovi a zavrtí hlavou. "Jen zkamenělé dřevo, " říká, ne tak ohromený více než milióniletým stromem přeměněným na kámen jako já.
Během příštích několika hodin trénuji oči ostřeji a najdu spoustu dalších fosilií: skořápky želvy, ještěrčí kůže, rybí šupiny a další. Ale po Williamsonovi skutečně zůstávají zbytky savců, zejména zuby a lebky zvířat včetně Eoconodon coryphaeus - malého všemocného kočičího druhu schopného lézt - a Pantolambda bathmodon, býložravec velikosti ovcí, který zůstal blíže k zemi. Je po zubech a lebkách, protože jiné části kostů savců mají sklon vypadat nápadně podobně, pokud se vyvinuly, aby vydržely stejné podmínky prostředí. "Tenhle druh bláznů vás přemýšlí o tom, že jsou úzce spjaty, když nejsou, " vysvětluje Williamson.
Ale určité struktury, včetně ušních kostí, nejsou tak citlivé na tento takzvaný konvergentní vývoj, protože uši nejsou tak snadno ovlivněny prostředím jako ostatní části těla, říká Williamson. Drobné díry v lebce, kde krevní cévy a nervy spojují mozek se zbytkem těla, jsou zvláště užitečné identifikátory různých druhů, říká Michelle Spauldingová, paleontologka z Purdue University Northwest ve Westville v Indianě, která se podílí na studii. "Ti mohou v oblasti uší vytvořit velmi diagnostické vzory, které nám pomohou určit, do které skupiny bude zvíře patřit, " podotýká.
Ale tyto díry jsou malé a nemožné je studovat pouhým okem, a proto se partnerství týmu s Los Alamos National Laboratory stává pro projekt zásadní. Laboratoř provozuje některé z vysokoenergetických rentgenových a neutronových skenerů na světě, které mohou generovat některé snímky s nejvyšším možným rozlišením, říká Ron Nelson, vědecký pracovník laboratoře v Neutronově vědeckém centru laboratoře. Minulý rok vyzkoušel neutronový skener na velké dinosaurální lebce s Williamsonem a úspěšně vytvořil skenování lebky tyrannosaurů, které bylo kdy dokončeno. S důvěrou v technologii nyní přecházeli na zobrazování menších savčích struktur.
Los Alamos National Laboratory byl postaven v roce 1943 pro výzkum jaderné obrany spojený s projektem Manhattan, což je úsilí o vývoj prvních jaderných zbraní během druhé světové války. Od té doby stále více rozšiřuje spolupráci s vědci od botaniků až po fyziky, zejména v Neutronově vědeckém centru, které obsahuje půl míle dlouhý urychlovač, který generuje neutrony - nenabité částice nalezené uvnitř atomů, které nabízejí zobrazovací výhody oproti elektronům používaným v X -rays.
Zatímco rentgenové paprsky jsou absorbovány a jsou dobré při zobrazování hustých materiálů, neutrony detekují složení v atomech, bez ohledu na jejich hustotu. To znamená, že neutrony mohou pronikat do materiálů a zachycovat snímky, které rentgenové paprsky nemohou. Klasickým příkladem tohoto jevu je obrázek růže uvnitř olověné baňky. "Neutrony jsou citlivější na květ, takže si můžete květinu představit uvnitř olova, " říká Nelson.
Neutronové zobrazování má celou řadu aplikací při detekci výbušnin a jaderného materiálu. Nabízí však také nová řešení pro zobrazování fosilií zaseknutých uvnitř a zakrytých hustými minerály v horninách. Vylomení fosilií ze skály by zničilo vzorek, takže neutronové skenování dává vědcům nedestruktivní alternativu - ačkoli se vzorky po skenování stanou radioaktivní po určitou dobu, poznamenává Williamson. S jeho vzorky se obvykle bezpečně manipuluje po několika dnech, ale jiné materiály by zůstaly radioaktivní po mnohem déle v závislosti na jejich složení.
Nelson říká, že partnerství s paleontology je vzájemně prospěšné, protože je výzvou laboratoři k překonání nových problémů. "Vylepšením našich technik na jejich vzorcích zlepšujeme schopnosti, které máme pro další problémy, které se snažíme vyřešit, " říká.
Neutronové skenování (vlevo) a rentgenové skenování (vpravo) mohou nabídnout doplňkové snímky pro studium různých složek fosilií. (Los Alamos National Laboratory) Kromě skenování fosilií se tým podívá na chemii zubů různých druhů, aby se dozvěděl více o klimatu, ve kterém zvířata žili. Tým se také podívá na údaje o molekulárních vztazích mezi moderními savci a jak se vztahují k některým z těchto zaniklých druh. To pomáhá zajistit časovou kalibraci a lešení pro strom, ale molekulární data mají stále mnoho mezer, které je třeba vyplnit. To je důvod, proč je tak důležité provádět tyto hloubkové fosilní analýzy, říká Anjali Goswami, paleontolog v časopisu Natural Muzeum historie v Londýně, které také studuje časný vývoj savců, ale není zapojeno do této práce.
„Jednou z nejdůležitějších věcí je jít ven a hledat fosílie a hledat nové weby, které nejsou dobře pochopeny, “ říká s tím, že podceňované regiony v Indii a Argentině, kde pracuje, mohou také pomoci zaplnit mezery v puzzle rané evoluce savců.
Výsledný rodokmen poskytne odrazový můstek pro zkoumání podrobností o těchto starodávných tvorech, včetně různých typů krajiny a prostředí, kterým procházejí, říká Spaulding.
"Jakmile zjistíme, jak všechno souvisí, můžeme začít klást další zajímavé otázky o vývoji savců, " říká.
