A röntgensugarak a fosszilis rekordok legöregebb csontjainak feltárására utalnak

Több mint 400 millió évvel ezelőtt egy furcsa, állkapocs nélküli hal úszott a világ óceánjaiban. Ennek a halnak volt egy rugalmas csontváza - egy furcsa, csontszerű anyag, amely nem volt olyan, mint a mai csont -, amely az eredeti tulajdonosa több millió évvel ezelőtt halt meg a kategóriába. Kedden, egy tanulmány Természet ökológia és evolúció jelentések, hogy végül rájöttünk, hogy mi az. Ez a csont legősibb példája a teljes fosszilis rekordban.

Az őshonos halak - a heterostracán nevű csoport részét képező - csontváz-anyagot aspidinnek nevezik, a szerzők arra a következtetésre jutnak. Ez az anyag, Joseph Keating, Ph.D., a Manchester Egyetem paleobiológusa, szinte lehetetlen jellemezni, mert nem hasonlít a négy szövettípushoz: csont, porc, dentin és zománc - amelyek a mai csontokat és fogakat alkotják. Amikor a biológusok korábban az mikroszkóp alatt vizsgálták az aszidin-fosszíliákat, megdöbbentették, hogy megtalálják az elágazó elágazó szerkezetet.

Azok a csonttípusok, amiket ma ismerünk, mikroszkóp alatt nem kereszteződnek, így nehéz volt kitalálni, hogy az aspidin valójában csont volt. „160 évig a tudósok azon tűnődtek, vajon az aspidin átmeneti szakaszban van-e az mineralizált szövetek fejlődésében,” mondja Keating. Csapatának a heterostracán fosszíliák részletes röntgenfelvételei azonban bizonyították, hogy valószínűleg a csontfejlődés nagyon fontos szakaszát képviselik: az első.

A csont egyik fő alkotóeleme a fehérjék, mint a kollagén „szerves mátrixa”, amely egy olyan állványt alkot, amely az ásványi anyagok kötődhetnek, és az egyébként szivacsos szövetet keményen megfordítja. Fontos, hogy a szokásos csontokban ez a mátrix általában olyan csövekben van strukturálva lineáris, amely szükségesnek tűnik annak érdekében, hogy a csont ásványosodjon.

Az aspidin látszólag keresztezett szerkezete miatt a kutatók korábban arra a következtetésre jutottak, hogy nem lehetnek a mátrix ásványi összetevői. Más szóval, bár úgy nézett ki, mint a csont, valószínűleg nem - valószínűleg csak az ásványizált csont evolúciós elődje.

Keating azonban úgy döntött, hogy még közelebbről megvizsgálja az aspidint. Több mint 100 órát töltött a heterostracán csontvázak fosszilis maradványainak szkrotron tomográfia segítségével történő szkennelésével, amely olyan erőteljes röntgensugárzást használ, amely olyan részecske-gyorsítót igényel, hogy működjön. Keating a svájci Paul Scherrer Intézetben találta meg a részecske-gyorsítóját, ahol ezeket a kiváló minőségű xraysokat használta, hogy egy háromdimenziós modellt állítson elő ezekből az aszfid csontvázakból.

A korábbinál jobban nézve Keating megállapította, hogy a múltban olyan zavaró keresztes átkelés eltűnt. - Megállapítottam, hogy ezek a csövek szigorúan lineárisak voltak, hiányoznak semmilyen elágazás, - írta egy blogbejegyzésben Természet. „A korábbi tanulmányok képei úgy tűnnek, hogy a kétdimenziós metszés a tangled és átfedő csöveken keresztül következik be, ami az elágazás megjelenését eredményezi.”

A 3D-s modell kimutatta, hogy a csövek valójában lineárisak voltak, de véletlenszerűen keresztirányban egymás tetején egymásra rakódtak. Évtizedek óta rájött, hogy a kutatók a kétdimenziós röntgensugarakra nézve a csöveket nézték ki, és úgy tűnt, hogy egyenesen elágazó mintázatot alkotnak, ami nem igazolja az igazi szerkezetüket. Fontos, hogy a szerzők rámutatnak arra, hogy ezek a csövek kollagént tartalmaznak, az állvány fehérjét, amely hozzájárul az mineralizációhoz.

„Megmutatjuk, hogy a terek lineáris morfológiát mutatnak” - írják a szerzők. „Ehelyett ezek a terek belső kollagénszálkötegeket jelentenek, amelyek egy olyan állványt képeznek, amelyhez ásványt helyeztek el. Az aszpidin így acelluláris dermális csont.

Ez az apró differenciálódás megdöbbentő következményekkel jár, amikor rájönnek, amikor az mineralizált csontvázak, mint az embereknél tapasztaltak, először alakultak ki. Egyszerűen megmutatva, hogy ezek a halak ásványi csontvázak voltak, ez a csapat néhány millió évet állított be:

„Ezek az eredmények megváltoztatják nézetünket a csontváz evolúciójáról” - zárja le Phil Donoghue, Ph.D., társszerző és paleobiológus a Bristoli Egyetemen. „Megmutatjuk, hogy valójában egy csontfajta, és hogy ezeknek a szöveteknek több millió évvel korábban kellett fejlődniük.”