Когато ехото на динозаврите се промъква през гори и пръска през каньони, утихнало преди 66 милиона години по време на тяхното изчезване, светът не замлъкна - бозайниците се разкрещяха и бърбореха в сенките си, запълвайки празнините с нови и бързо развиващи се видове. Учените смятат, че първите плаценти са се появили около това време, полагайки основите на най-голямата група бозайници, живи днес, включително и нас.
Палеоценът - епохата след изчезването на не-птичия динозавър - бележи един от най-важните периоди на еволюцията на бозайниците, но изследователите не разбират как и защо бозайниците са се развили толкова бързо през това време. Еволюцията с бързи темпове обикновено следва масово изчезване, но учените също не разбират този модел, казва Том Уилямсън, палеонтолог от Музея по естествена история и наука в Ню Мексико в Албукерке. „Това е частта, от която всъщност сме част, собствените ни предци са възникнали по това време и това наистина е слабо разбрано“, казва Уилямсън.
Ето защо той и екип от шест учени от САЩ, Шотландия, Китай и Бразилия работят заедно, за да дразнят десетки вкаменелости на бозайници от първите 12 милиона години след изчезването на динозаврите, за да създадат най-подробното ранно родословно дърво досега. Те ще трябва да анализират сложните скелетни структури - включително костите на ушите и случаите с мозъка - за да разграничат видовете, но традиционните рентгенови изследвания не винаги могат да се намерят в тези подробности. Така екипът е сформирал уникално партньорство с Националната лаборатория в Лос Аламос (LANL) в Ню Мексико за генериране на изображения с висока разделителна способност, използвайки най-съвременния неутрон скенер. Уилямсън е първият палеонтолог, който си сътрудничи по този начин с лабораторията, която има корени в ядрената защита. Партньорството демонстрира как ядрената технология, която в крайна сметка може да ни заличи като вид, също генерира иновации, като този неутрон скенер, които могат да ни помогнат да разберем собствения си произход като вид.
Преди да изчезнат динозаврите, една от най-често срещаните и разнообразни групи бозайници, които се разнасят около планетата, са същества, подобни на гризачи, наречени мултитуберкулати. Някои от тях оцеляха след изчезването, измервайки размера на малки мишки. Но след изчезването започват да се появяват и нови групи бозайници и се променят бързо. "Преминавате от бозайник с размер на котка към нещо, което е с размерите на човек за около 300 000 години, което е много бързо", казва Уилямсън, отбелязвайки, че този бърз темп е част от това, което прави този период особено интересен, но и предизвикателен за разбере.
Том Уилямсън записва находка от изкопаеми на полевия си обект в басейна на Сан Хуан в северозападен част на Ню Мексико. (Лора Попик) За да стигнем до първостепенна полева площадка, където Уилямсън е намерил множество доказателства за този живот, караме няколко часа северозападно от Албукерке в лондоните на басейна на Сан Хуан. Когато пристигнем, минаваме през безплодни сиви хълмове цвета на лунен прах, които някога са били бреговете на река. Сега те ерозират на вятъра, бавно изливайки останки от древна екосистема. Това бележи едно от най-добрите места в света за намиране на останки от бозайници от този период от време, обяснява Уилямсън, докато вървим към плоска депресия, където той е имал особен късмет през десетилетията си на лов на изкопаеми.
Започвам да тренирам очите си за фосили сред развалините по земята и вдигам парче белезникаво-сива скала с големина на юмрук. Има насочено зърно, което според мен изглежда, че може да бъде кост. Показвам го на Уилямсън и той поклаща глава. „Просто вкаменена дървесина“, казва той, не толкова впечатлен от многомилионно дърво, превърнато в камък, както аз.
През следващите няколко часа тренирам по-остро очите си и откривам куп други вкаменелости: черупки на костенурки, кожа на гущер, рибни люспи и други. Но това, за което Уилямсън наистина е, са останки от бозайници, по-специално зъби и черепи на животни, включително Eoconodon coryphaeus - малък котешки всеяден, който може да се изкачва - и батмодон Pantolambda, тревопасно дърво с овце, които останаха по-близо до земята. Той е след зъби и черепи, защото другите части на скелетите на бозайници са склонни да изглеждат поразително подобни, ако са еволюирали, за да издържат на същите условия на околната среда. „Този вид ви заблуждава, че мислите, че са тясно свързани, когато не са“, обяснява Уилямсън.
Но някои структури, включително костите на ушите, не са толкова податливи на така наречената конвергентна еволюция, тъй като ушите не се люлее толкова лесно от околната среда, колкото другите части на тялото, казва Уилямсън. Малките дупки в черепа, където кръвоносните съдове и нервите свързват мозъка с останалата част от тялото, са особено полезни идентификатори на различни видове, казва Мишел Сполдинг, палеонтолог от Университета Пърдю, Северозапад в Уествил, Индиана, участваща в проучването. „Те могат да създадат много диагностични модели в областта на ухото, които ни помагат да идентифицираме към коя група дадено животно принадлежи“, отбелязва тя.
Но тези дупки са малки и невъзможни за изследване с просто око, така че именно там партньорството на екипа с Националната лаборатория в Лос Аламос става решаващо за проекта. Лабораторията оперира с някои от най-енергийните рентгенови и неутронни скенери в света, които могат да генерират някои от възможните изображения с най-висока разделителна способност, казва Рон Нелсън, учен с инструментариум в Научния център на Neutron в лабораторията. Миналата година той изпробва неутронния скенер върху голям череп на динозавъра с Уилямсън, като успешно генерира сканиране с най-висока разделителна способност на черепа на тиранозавър. С увереност в технологията те вече са преминали към изображения на по-малки структури от бозайници.
Националната лаборатория в Лос Аламос е построена през 1943 г. за изследвания в областта на ядрената отбрана, свързани с проекта на Манхатън, усилията за разработване на първите ядрени оръжия през Втората световна война. Оттогава тя все повече разширява сътрудничеството си с учени, вариращи от ботаници до физици, особено в своя Научен център за неутроните, който включва ускорител с дължина половин мили, който генерира неутрони - незаредени частици, открити вътре в атомите, които предлагат предимства за изображения пред използваните в X електрони лъчи.
Докато рентгеновите лъчи се абсорбират от и са добри за изобразяване на плътни материали, неутроните откриват състава в атомите, независимо от плътността. Това означава, че неутроните могат да проникват в материали и да улавят изображения, които рентгеновите лъчи не могат. Класически пример, демонстриращ това явление, е изображение на роза вътре в оловна колба. „Неутроните са по-чувствителни към цветето, така че можете да изобразите цвете вътре в оловото“, казва Нелсън.
Неутронните изображения имат най-различни приложения за откриване на експлозиви и ядрени материали. Но също така предлага нови решения за изображения на вкаменелости, залепени вътре и затъмнени от плътни минерали в скалите. Прекъсването на фосилите извън скалата би унищожило пробата, така че неутронното сканиране дава на учените неразрушителна алтернатива - въпреки че пробите стават радиоактивни за период от време след сканирането, отбелязва Уилямсън. Пробите му обикновено са безопасни за работа след няколко дни, но други материали биха останали радиоактивни за много по-дълго в зависимост от техния състав.
Нелсън казва, че партньорството с палеонтолозите е взаимно изгодно, тъй като предизвиква лабораторията за преодоляване на нови проблеми. „Подобрявайки нашите техники върху техните проби, ние подобряваме способността, която имаме за други проблеми, които се опитваме да решим“, казва той.
Неутронното сканиране (вляво) и рентгеновото изследване (вдясно) могат да предложат безплатни изображения за изучаване на различни компоненти на вкаменелости. (Национална лаборатория в Лос Аламос) Освен сканиране на вкаменелости, екипът ще разгледа химията на зъбите на различни видове, за да научи повече за климата, в който живееха тези животни. Екипът ще разгледа и данни за молекулните връзки между съвременните бозайници и как те се отнасят към някои от тези изчезнали видове. Това помага за осигуряване на време за калибриране и скеле за дървото, но молекулярните данни все още имат много пропуски, които трябва да бъдат попълнени. Ето защо е толкова важно да се извършват тези задълбочени анализи на изкопаеми, казва Анджали Госвами, палеонтолог от Natural Исторически музей в Лондон, който също изучава ранната еволюция на бозайниците, но не участва в тази работа.
„Едно от най-важните неща е да излезете и да потърсите вкаменелости и да потърсите нови сайтове, които не са добре разбрани“, казва тя, като отбелязва, че слабо проучените региони в Индия и Аржентина, където работи, също могат да помогнат за попълване на пропуски в пъзелът на ранната еволюция на бозайниците.
Полученото родословно дърво ще предостави трамплин за изследване на повече подробности за тези древни същества, включително различните видове пейзажи и среди, през които са скитали, казва Сполдинг.
„След като разберем как всичко е свързано, можем да започнем да задаваме по-интересни въпроси за еволюцията на бозайниците“, казва тя.
