恐竜の反響が絶滅中に6600万年前に森をくぐり、峡谷を跳ね回る音が静かになったとき、世界は沈黙しませんでした-哺乳類は彼らの影で急いでおしゃべりし、新しい急速に進化する種で空隙を埋めます 科学者は、この頃最初の胎盤が現れたと考えており、私たちを含む今日生きている哺乳類の最大のグループの基礎を築いています。
ale新世-鳥類以外の恐竜の絶滅後の時代-は哺乳類の進化の最も重要な時期の1つですが、研究者はこの期間に哺乳類がどのように、そしてなぜ急速に進化したのか理解していません。 ペースの速い進化は大量絶滅に従う傾向がありますが、科学者はそのパターンも理解していない、とアルバカーキのニューメキシコ自然史科学博物館の古生物学者トム・ウィリアムソンは言います。 「これは私たちが実際に参加しているものであり、私たち自身の祖先はこの時点で生まれたものであり、本当によく理解されていません」とウィリアムソンは言います。
そのため、彼とアメリカ、スコットランド、中国、ブラジルの6人の科学者のチームが協力して、恐竜が姿を消した後の最初の1200万年から数十の哺乳類の化石をいじめ、最も詳細な初期の哺乳類家系図を作成しました。 彼らは種を区別するために耳の骨や脳のケースを含む複雑な骨格構造を分析する必要がありますが、従来のX線スキャンではこれらの特徴点を常に把握できるとは限りません。 そのため、チームはニューメキシコのロスアラモス国立研究所（LANL）と独自のパートナーシップを結び、最先端の中性子スキャナーを使用して高解像度の画像を生成しました。 ウィリアムソンは、このように核防衛にルーツを持つ研究室と協力した最初の古生物学者です。 このパートナーシップは、種として最終的に私たちを一掃することができる核技術が、この中性子スキャナーのような革新を生み出し、種としての私たち自身の起源を理解するのに役立つかもしれないことを示しています。
恐竜が姿を消す前に、惑星の周りを走り回っている哺乳類の最も一般的で多様なグループの1つは、多結核と呼ばれるげっ歯類のような生き物でした。 これらの一部は絶滅を免れ、小型マウスのサイズを測定しました。 しかし、哺乳類の新しいグループも絶滅後に現れ始め、急速に変化しました。 「約30万年で猫サイズの哺乳動物から人の大きさの動物になります。これは非常に速いです」とウィリアムソンは言います。この速いペースがこの期間を特に興味深いものにしている一方で、わかる。
トム・ウィリアムソンはニューメキシコ州北西部のサンファン盆地にある彼の現場で化石発見を記録します。 （ローラ・ポピック） ウィリアムソンがこの生命の十分な証拠を見つけたプライムフィールドサイトに到達するために、アルバカーキの北西に数時間走ってサンファン盆地の荒れ地に向かいます。 到着すると、かつては川の土手であった月の塵のような不毛な灰色の丘を歩きます。 彼らは今、風に浸食され、古代の生態系の残骸をゆっくりと流出させています。 これは、この時代から哺乳類の遺体を発見する世界で最高の場所の1つであると、ウィリアムソンは、化石狩りの数十年で特に幸運があった平坦な不況にハイキングするときに説明します。
地面の瓦rubの中で化石の目を訓練し始め、私の拳の大きさの白っぽい灰色の岩片を拾います。 私には、骨のように見える方向性のある粒子があります。 ウィリアムソンに見せると、彼は頭を振る。 「ちょうど石化した木」と彼は言います。数百万年前の木が私ほど石に変わったことに感銘を受けたわけではありません。
次の数時間にわたって、私は目をより鋭く訓練し、カメの甲羅、トカゲの皮、魚の鱗など、他の多くの化石を見つけました。 しかし、ウィリアムソンが本当に望んでいるのは哺乳類です。特に、登山が可能な小さな猫サイズの雑食動物であるEoconodon coryphaeusや 、地面に近く留まった羊サイズの草食動物であるPantolambdaバスモドンを含む動物の歯と頭蓋骨です。 哺乳類の骨格の他の部分が同じ環境条件に耐えるように進化した場合、著しく類似している傾向があるため、彼は歯と頭蓋骨を求めています。 「そのようなことは、あなたがそれらを密接に関連していないと思うようにだます」とウィリアムソンは説明します。
しかし、耳は他の体の部分ほど環境によって揺れにくいため、耳の骨を含む特定の構造は、このいわゆる収束進化の影響を受けにくいとウィリアムソンは言います。 血管と神経が脳を体の他の部分につなぐ頭蓋骨の小さな穴は、さまざまな種の特に有用な識別子です、と研究に関与したインディアナ州ウェストビルのパデュー大学ノースウェストの古生物学者、ミシェル・スポールディングは言います。 「これらは、動物がどのグループに属するかを識別するのに役立つ非常に診断的なパターンを耳の領域に作成できます」と彼女は指摘します。
しかし、これらの穴は小さく、肉眼で研究することは不可能であるため、ロスアラモス国立研究所とのチームのパートナーシップがプロジェクトにとって重要になります。 ラボは、可能な限り最高の解像度の画像を生成できる世界最高のエネルギーのX線および中性子スキャナーのいくつかを運用している、とラボの中性子科学センターの機器科学者であるRon Nelsonは述べています。 彼は昨年、ウィリアムソンとともに大きな恐竜の頭蓋骨で中性子スキャナーをテストし、これまでに完成したティラノサウルスの頭蓋骨の最高解像度のスキャンを成功裏に生成しました。 テクノロジーに自信を持って、彼らは今や小さな哺乳類の構造の画像化に移行しました。
ロスアラモス国立研究所は、第2次世界大戦中に最初の核兵器を開発する取り組みであるマンハッタンプロジェクトに関連する核防衛研究のために、1943年に建設されました。 それ以来、植物学者から物理学者に至るまで、特に中性子を生成する半マイル長の加速器を備えた中性子科学センターでの科学者との協力を拡大しています。 -線。
X線は密度の高い物質に吸収され、イメージングに優れていますが、中性子は密度に関係なく原子内の組成を検出します。 つまり、中性子は物質を透過し、X線では不可能な画像をキャプチャできます。 この現象を実証する古典的な例は、鉛フラスコ内のバラの画像です。 「中性子は花に対してより敏感です。そのため、鉛の中に花を写すことができます」とネルソンは言います。
中性子イメージングには、爆発物や核物質の検出にさまざまな用途があります。 しかし、それはまた、岩石の中に閉じ込められ、岩石の濃い鉱物によって隠されている化石をイメージングするための新しいソリューションを提供します。 岩石から化石を破壊するとサンプルが破壊されるため、中性子スキャンは科学者に非破壊的な代替手段を提供しますが、スキャン後しばらくの間サンプルは放射性になります、とウィリアムソンは指摘します。 彼のサンプルは通常、数日後には安全に取り扱うことができますが、他の材料はその組成に応じてはるかに長く放射性を維持します。
ネルソンは、古生物学者とのパートナーシップは、新しい問題を克服するためにラボに挑戦するので、相互に有益であると言います。 「サンプルの手法を改善することで、解決しようとしている他の問題に対する能力を向上させています」と彼は言います。
中性子スキャン（左）とX線スキャン（右）は、化石のさまざまな成分を研究するための無料の画像を提供できます。 （ロスアラモス国立研究所） 化石のスキャンとは別に、チームはさまざまな種の歯の化学を調べて、それらの動物が住んでいた気候についてさらに学習します。また、チームは現代の哺乳類間の分子関係と、これらの絶滅との関係に関するデータも調べます種。 これは、樹木の時間の較正と足場を提供するのに役立ちますが、分子データにはまだ埋める必要のある多くのギャップがあります。そのため、これらの詳細な化石分析を行うことが非常に重要です、と自然の古生物学者Anjali Goswamiは言いますロンドンの歴史博物館では、哺乳類の初期進化も研究していますが、この研究には関与していません。
「最も重要なことの1つは、外出して化石を探し、よく理解されていない新しいサイトを探すことです」と彼女は言います。哺乳類の初期進化のパズル。
結果として得られる家系図は、さまざまな種類の風景やそれらが移動した環境など、これらの古代の生き物に関する詳細を探索するための踏み台となります、とスポールディングは言います。
「すべてがどのように関連しているかを理解したら、哺乳類の進化についてより興味深い質問を始めることができます」と彼女は言います。
