Kad su se odjeci dinosaura krčkali šumama i prosipali kanjone utihnuli prije 66 milijuna godina tijekom njihovog izumiranja, svijet nije utihnuo - sisavci su se vrištali i brbljali u svojim sjenama, popunjavajući praznine novim i brzo razvijajućim se vrstama. Znanstvenici misle da su se prve placente pojavile otprilike u ovo vrijeme, postavljajući temelje za najveću skupinu sisavaca koji su danas živi, uključujući nas.
Paleocen - epoha koja slijedi nakon izumiranja ne-ptičjeg dinosaura - označava jedno od najvažnijih razdoblja evolucije sisavaca, ali istraživači ne razumiju kako i zašto su sisavci tako brzo evoluirali u ovo vrijeme. Evolucija koja se kreće brzo slijedi masovna izumiranja, ali ni znanstvenici ne razumiju taj obrazac, kaže Tom Williamson, paleontolog iz Prirodoslovnog muzeja i nauke New Mexico u Albuquerqueu. "To smo mi zapravo dio, čiji su vlastiti preci u to vrijeme nastali, i zaista se slabo razumije", kaže Williamson.
Zato on i tim šestorice znanstvenika iz SAD-a, Škotske, Kine i Brazila zajedno rade na razdvajanju desetaka fosila sisavaca iz prvih 12 milijuna godina nakon što su dinosaurusi nestali kako bi stvorili najcrnjivije obiteljsko stablo ranih sisavaca do danas. Morat će analizirati zamršene skeletne strukture - uključujući ušne kosti i slučajeve mozga - kako bi razlikovali vrste, ali tradicionalni rendgenski snimci se uvijek ne mogu pronaći u tim detaljima. Stoga je tim stvorio jedinstveno partnerstvo s Nacionalnom laboratorijom iz Los Alamosa (LANL) u Novom Meksiku radi stvaranja slika visoke rezolucije koristeći vrhunski neutronski skener. Williamson je prvi paleontolog koji je na ovaj način surađivao s laboratorijem, koji ima korijene u nuklearnoj obrani. Partnerstvo pokazuje kako je nuklearna tehnologija koja bi nas u konačnici mogla izbrisati kao vrstu također stvorila inovacije, poput ovog neutronskog skenera, koje bi nam mogle pomoći da razumijemo vlastito podrijetlo kao vrstu.
Prije nego što su dinosaurusi nestali, jedna od najčešćih i najrazličitijih skupina sisavaca koji jure oko planete bila su bića poput glodavaca koja se nazivaju multiituberkulati. Neki od njih preživjeli su izumiranje, mjereći veličinu malih miševa. No, nove grupe sisavaca također su se počele pojavljivati nakon izumiranja i brzo su se mijenjale. "Prelazite s sisara veličine mačke na nešto što je veličine osobe u oko 300 000 godina, što je vrlo brzo", kaže Williamson, napominjući da je ovaj brz tempo dio onoga što ovo razdoblje čini posebno zanimljivim, ali i izazovno razumjeti.
Tom Williamson bilježi nalaz fosila na svom poljskom nalazištu u bazenu San Juan na sjeverozapadu Novog Meksika. (Laura Poppick) Da bismo stigli do mjesta prvog polja gdje je Williamson pronašao obilje dokaza o ovom životu, vozimo se nekoliko sati sjeverozapadno od Albuquerquea u badiće bazena San Juan. Kad stignemo, prošetamo kroz neplodna siva brda boje mjesečeve prašine koja su nekada bila na obali rijeke. Sada erodiraju na vjetru, polako prolijevajući ostatke drevnog ekosustava. Ovo označava jedno od najboljih mjesta na svijetu za pronalazak ostataka sisavaca iz ovog vremenskog razdoblja, pojašnjava Williamson dok se uspinjemo u ravnu depresiju gdje je imao posebnu sreću u svojim desetljećima lova na fosile.
Počinjem trenirati svoje oči za fosile usred šljunka na zemlji i pokupim komad bjelkasto-sive stijene veličine moje šake. Ima usmjerno zrno koje, čini mi se, može biti kost. Pokažem to Williamsonu i on odmahuje glavom. "Samo okamenjeno drvo", kaže, nije impresionirano višemilijunsko stablo pretvoreno u kamen kao i ja.
Tijekom sljedećih nekoliko sati jače treniram oči i pronađem niz drugih fosila: kornjačevih kornjača, kože guštera, ljuskica ribe i još mnogo toga. Ali ono što Williamson doista čeka jesu ostaci sisavaca, osobito zubi i lubanje životinja, uključujući eoconodon coryphaeus - mali svejed koji je veličine mačke koji se može penjati - i Pantolambda kupus, biljojedi veličine ovaca koji se zadržavao bliže zemlji. Ostaje za zubima i lubanjama, jer ostali dijelovi skeleta sisavaca izgledaju nevjerojatno slično ako bi se razvili tako da podnose iste uvjete okoliša. "Ta vrsta vas zavara da mislite da su usko povezani kad nisu", objašnjava Williamson.
Ali određene strukture, uključujući kosti ušiju, nisu tako osjetljive na takozvanu konvergentnu evoluciju, jer oko ušiju nije tako lako lupati kao drugi dijelovi tijela, kaže Williamson. Sitne rupice u lubanji gdje krvne žile i živci povezuju mozak s ostatkom tijela posebno su korisni identifikatori različitih vrsta, kaže Michelle Spaulding, paleontologinja sa Sveučilišta Purdue, sjeverozapad Westville u državi Indiana, uključena u studiju. "Oni mogu stvoriti vrlo dijagnostičke obrasce u regiji uha koji nam pomažu da identificiramo kojoj će skupini životinja pripadati", napominje ona.
Ali te rupe su malene i nemoguće ih je proučiti golim okom, pa tu partnerstvo tima s Nacionalnim laboratorijom Los Alamos postaje presudno za projekt. Laborator upravlja nekim rentgenskim i neutronskim skenerima s najvećom energijom u svijetu koji mogu generirati neke od mogućih slika najveće razlučivosti, kaže Ron Nelson, znanstvenik s instrumentima u laboratoriju Neutron Science Center. Prošle je godine testirao neutronski skener na velikoj lubanji dinosaura s Williamsonom, uspješno generirajući skeniranje lubanje tirannosaura najviše rezolucije ikad završeno. S pouzdanjem u tehnologiju, oni su sada prešli na snimanje manjih struktura sisavaca.
Nacionalni laboratorij u Los Alamosu izgrađen je 1943. za istraživanje nuklearne obrane povezane s projektom na Manhattanu, naporima na razvoju prvog nuklearnog oružja tijekom Drugog svjetskog rata. Od tada, on je sve više proširio suradnju sa znanstvenicima u rasponu od botaničara do fizičara, posebno u svom Neutronskom znanstvenom centru koji uključuje pola kilometra dugački akcelerator koji stvara neutrone - neispranjene čestice pronađene unutar atoma, koje nude predodžbene prednosti u odnosu na elektrone korištene u X zrakama.
Dok X-zrake apsorbiraju i dobro slikaju guste materijale, neutroni detektiraju sastav unutar atoma, bez obzira na gustoću. To znači da neutroni mogu prodirati kroz materijale i snimati slike koje X-zrake ne mogu. Klasičan primjer koji demonstrira ovaj fenomen je slika ruže u olovnoj tikvici. "Neutroni su osjetljiviji na cvijet, pa cvijet možete zamisliti unutar olova", kaže Nelson.
Neutronsko snimanje ima mnoštvo primjena u otkrivanju eksploziva i nuklearnog materijala. Ali nudi i nova rješenja za slike fosila koji su zaglavljeni unutar i zaklonjeni gustim mineralima u stijenama. Razbijanje fosila iz stijene uništilo bi uzorak, pa skeniranje neutrona pruža znanstvenicima nerazornu alternativu - iako uzorci postaju radioaktivni neko vrijeme nakon skeniranja, napominje Williamson. Njegovi su uzorci obično sigurni za rukovanje nakon nekoliko dana, ali ostali će materijali ostati radioaktivni mnogo duže, ovisno o njihovom sastavu.
Nelson kaže kako je partnerstvo s paleontolozima obostrano korisno jer izaziva laboratorij za prevladavanje novih problema. "Poboljšavajući naše tehnike na njihovim uzorcima, poboljšavamo sposobnost koju imamo za druge probleme koje pokušavamo riješiti", kaže on.
Skeniranje neutrona (lijevo) i rendgensko snimanje (desno) mogu ponuditi besplatne snimke za proučavanje različitih komponenti fosila. (Nacionalni laboratorij u Los Alamosu) Osim skeniranja fosila, tim će proučiti kemiju zuba različitih vrsta kako bi saznali više o klimi u kojoj su živjele životinje. Tim će također istražiti podatke o molekularnim odnosima modernih sisavaca i njihovoj povezanosti s nekim od ovih izumrlih. vrsta. To pomaže u pružanju vremenske kalibracije i skele za stablo, ali molekularni podaci i dalje imaju mnogo praznina koje je potrebno ispuniti. Zato je tako važno provesti ove dubinske analize fosila, kaže Anjali Goswami, paleontolog iz Prirodnog Povijesni muzej u Londonu koji također proučava ranu evoluciju sisavaca, ali nije uključen u to djelo.
"Jedna od najvažnijih stvari je učiniti izaći i potražiti fosile i tražiti nove stranice koje nisu dobro shvaćene", kaže ona, napominjući da premalo proučavane regije u Indiji i Argentini, gdje ona radi, mogu pomoći u popunjavanju praznina u zagonetka rane evolucije sisavaca.
Obiteljsko stablo koje je rezultiralo pružit će odskočnu dasku za istraživanje više detalja o tim drevnim bićima, uključujući različite vrste krajolika i okruženja kroz koja su lutali, kaže Spaulding.
"Jednom kada shvatimo kako je sve povezano, možemo početi postavljati zanimljivija pitanja o evoluciji sisavaca", kaže ona.
