Zamislite paleontologa i vjerojatno zamišljate nekoga u kamenoj pustinji kako kopa kosti dinosaura ili se u laboratoriju sagnuo iznad kamene ploče, polako odrezujući slojeve drevnih sedimenata kako bi otkrio fosilizirane ostatke minule epohe.
No, prema novom papiru koji je sveučilište u Bristolu napisalo paleontolozi, ta slika usamljenih, prašnjavih znanstvenika dinosaura teško je zastarjela.
John Cunningham, vodeći autor spisa, kaže da se suvremenim istraživanjem izumrlih životinja pokreće vrhunska tehnologija slikovnih slika, 3D modeliranje i virtualna obnova i disekcija - unapređujući naše znanje o drevnim životinjama, ali i drugim starim i novim vrstama.
Nove tehnike snimanja omogućuju čak i uklanjanje fosila iz okolne stijene, štedeći mjesece ili godine pažljivim radom; rezultirajuće virtualne kosti mogu se lako dijeliti, proučavati ili čak ispisati.
Kao i kod mnogih drugih industrija, 3D ispis i modeliranje pomažu paleontolozima da dobiju jasniji pogled na fosile nego ikad prije. Pomoću 3D modela znanstvenici mogu manipulirati određenim dijelovima uzorka radi daljnjeg proučavanja, zamijeniti nedostajuće dijelove podacima iz drugog dijela te kosti ili digitalno rekonstruirati lubanje ili druge složene strukture koje su tijekom procesa fosilizacije bile spljoštene ili na drugi način iskrivljene. Meka tkiva, poput unutrašnjosti kućišta mozga, ili mišići koji se pričvršćuju na vidljivim mjestima na kostima, također se mogu gotovo rekonstruirati.
Jednom kada se stvore ovi precizni modeli, fosili se mogu testirati na nove načine, poput podvrgavanja biomehaničkoj analizi, na isti način na koji građevinski inženjeri testiraju mostove i zgrade prije nego što su sagrađeni. To znanstvenicima može reći kako je neka životinja mogla hodati, što je jela, kako se brzo kretala i kakve pokrete nije mogla napraviti zbog ograničenja kostiju i mišića.
Napredak u rendgenskom snimanju i elektronskoj mikroskopiji koji koristi zrake elektrona za stvaranje slike uzorka, također omogućuje znanstvenicima da zaviruju s iznenađujućom razinom detalja ne samo u stijene koje sadrže fosile koji tek moraju biti u potpunosti fizički izloženi, već unutar tijela samih fosiliziranih životinja.
Na primjer, njemački tim nedavno je objavio da su otkrili najraniju poznatu pticu koja oprašuje biljke jer su u želucu fosila starog 47 milijuna godina mogli vidjeti i razlikovati više vrsta peludnih zrnaca.
Ipak, iznenađujuće, Cunningham kaže da postoje još preciznije metode snimanja. Sinhrotronska tomografija, koja koristi akcelerator čestica za proizvodnju vrlo svijetlih rendgenskih zraka, daje precizne, čiste slike, kaže Cunningham, čineći vidljive strukture manje od tisuću milimetra ili jednu stopostoću debljine sjaja ljudske dlake,
"Pomoću sinhrotronske tomografije uspjeli smo prikazati sačuvane subcelularne strukture, uključujući moguće jezgre", kaže Cunningham. "Čak je i moguće virtualno rascijepiti takve strukture."
Ova slika prikazuje kako su fotografije fosila (lijevo) rekonstruirane digitalnim alatima (desno). (Sveučilište u Bristolu) Podaci o velikom dinu Premještanje podataka iz ogromnih kolekcija fosila s prašnjavih polica uzoraka i u virtualni svijet sasvim je drugo pitanje. Mark Norell, predsjednik odjeljenja za paleontologiju Američkog muzeja prirodne povijesti, i njegov tim potrošili su ogromnu količinu vremena digitalizirajući svoje dosjee. "Ovdje imamo skener na mjestu i radi gotovo 24 sata dnevno", kaže on. Iako je za stvaranje potrebno mnogo vremena, brzo rastuća zaliha digitalnih fosilnih podataka nudi nove mogućnosti za suradnju, zajedno s mogućnošću uspoređivanja desetaka uzoraka iz institucija širom svijeta.
Na primjer, Norell kaže, jedan od njegovih učenika upravo je završio disertaciju o rekonstrukciji živih i fosiliziranih zmija unutarnjeg uha. Uključila je stotinjak uzoraka, ali "zapravo je skenirano samo oko polovine toga", kaže Norell, "Ostale su stvari koje su drugi ljudi već objavili [pa su] ta sirova skeniranja već bila prenesena."
No, unatoč napretku, Cunningham i njegov tim kažu da se stari zakoni koji fosilna autorska prava vežu za muzeje, te nedostatak velike elektroničke infrastrukture za pohranu i razmjenu podataka, zadržavaju na terenu od bržeg napretka.
Neki istraživači također nisu toliko željeli dijeliti svoje podatke kao što bi trebali biti, čak i nakon objavljivanja, ako postoje potencijali za daljnja istraživanja koja su zakopana u tim podacima, kaže Cunningham. Mnogi muzeji autoriziraju svoje fosile, što sprječava legalno dijeljenje, a drugi također iskorištavaju vrhunsku paleontološku tehnologiju zarad dobiti.
"Neki su oprezni kada bi se omogućio širi pristup digitalnim podacima jer bi to značilo da bi svatko tko ima pristup 3D pisaču mogao početi ispisivati modele", kaže Cunningham - što bi moglo biti dobro za hobiste i nastavnike u srednjim školama, ali moglo bi povrijediti krajnju liniju ustanove koja je vlasnik podataka.
Osim prikupljanja samih podataka, veliki izazov institucijama je mogućnost pohranjivanja, održavanja i stavljanja na raspolaganje velike količine podataka koje sada generiraju paleontolozi, kaže Cunningham.
Međutim, u SAD-u Norell kaže da postoji nekoliko skladišta podataka - poput Digimorpha na Sveučilištu u Austinu, MorphoBanka u Stony Brooku ili Morphbank na Sveučilištu Florida, koji je dostupan istraživačima. On također ne misli da su tehničke i financijske prepreke pohrane i razmjene podataka sve teško prevladati.
"Radim s gomilom astronoma ovdje u muzeju, a vrste podataka koje dolaze iz svojih instrumenata su poput tri veličine veće od vrsta podataka koje dobivamo iz studija tomografije", kaže Norell. "Dakle, to je problem, ali nije problem."
Učenje od živih
Međutim, njih dvoje se slažu da je jedno od glavnih problema s kojima se suočava polje paleontologije to koliko iznenađujuće malo znamo o modernim, živim životinjama.
Kao što Cunningham i ostali autori ističu u svom radu, "... najviša ograničenja u čitanju zapisa o fosilima sada su uglavnom, a pomalo ironično, s lošim poznavanjem anatomije žive biote."
Norell se također susreo s ovim problemom. Njegov laboratorij gotovo je rekonstruirao mozak dinosaura koji su usko povezani s pticama. Ali kada su započeli tražiti komparativne podatke kod modernih životinja, nisu mogli pronaći nijednu kartu aktivacije mozga za živu pticu. Tako su njegovi suradnici u Brookhaven Nacionalnom laboratoriju morali izgraditi sićušnu PET kacigu za ptice i sami prikupiti moderne podatke koji su im potrebni za njihove drevne usporedbe.
"Prije toga, većina paleontologa bila je prvenstveno osposobljena za geologe", kaže Norell. "Sada ... većina nas sebe smatra biolozima koji ponekad rade na fosilima."
