X-Işınları Fosil Kayıtlarının En Eski Kemiğini Ortaya Çıkardı

400 milyon yıldan daha uzun bir süre önce, dünya okyanuslarında garip, çenesiz bir balık yüzdü. Bu balığın esnek bir iskeleti vardı - günümüz kemiğine benzemeyen garip, kemiğe benzeyen bir malzeme - orijinal sahibi milyonlarca yıl önce öldüğünden beri kategorileşmeyi engelledi. Salı günü, bir çalışma Doğa Ekolojisi ve Evrimi Sonunda ne olduğunu çözdüğümüzü bildirir. Fosil kayıtlarındaki en eski kemik örneği bu.

Yazarlar, bu eski balıkta görülen iskelet malzemesine - heterostrakanlar adı verilen bir grubun parçası - aspidin denir. Bu materyal, çalışma yazarını açıklayan Joseph University, Manchester Üniversitesi'ndeki bir paleobiyolog olan Ph.D.'nin tanımlanması neredeyse imkânsızdı çünkü dört doku türünden hiçbirine benzemiyor - kemik, kıkırdak, dentin ve emaye - Günümüz kemiklerini ve dişlerini oluşturan bu. Biyologlar daha önce aspidin fosillerini mikroskop altında incelediklerinde çapraz dallanan bir dallanma yapısı bulmak için şaşırdılar.

Bugün bildiğimiz kemik türleri mikroskopta çapraz geçiş yapmıyor, bu yüzden aspidinin aslında kemik olup olmadığını anlamak zordu. Keating, “160 yıl boyunca, bilim adamları, aspidinin mineralleşmiş dokuların evriminde bir geçiş aşaması olup olmadığını merak ettiler” diyor. Ancak ekibi, heterostracan fosillerinin ayrıntılı röntgenlerini, muhtemelen kemik gelişiminin çok önemli bir aşamasını temsil ettiklerini kanıtladı: ilk olanı.

Kemiğin temel bir bileşeni, aksi takdirde süngerimsi dokuyu sert hale getirerek minerallerin yapabileceği bir iskeleyi oluşturmak üzere bir araya gelen, kolajen gibi proteinlerin "organik bir matrisidir". En önemlisi, alışkın olduğumuz kemiklerde, bu matris genellikle tüplerin içine yerleştirilir. doğrusal Kemiğin mineralleşmesi için gerekli olduğu düşünülmektedir.

Asidin görünüşte criss-cross yapısı nedeniyle, araştırmacılar daha önce matrisin bu mineral bileşenlerine sahip olamayacağı sonucuna vardılar. Başka bir deyişle, kemiğe çok benzemesine rağmen, muhtemelen - muhtemelen mineralize kemiğin evrimsel öncüllerinden değildi.

Ancak Keating, aspidine daha yakından bakmaya karar verdi. 100 saatten fazla bir süre boyunca, heterosrakrakan iskeletlerinin fosil kalıntılarını taramak için harcadı, senkrotron tomografisi adı verilen ve çalışması için çok güçlü bir X-ışını kullanan bir parçacık röntgeni kullanan bir teknik kullanarak. Keating, partikül hızlandırıcısını İsviçre'deki Paul Scherrer Enstitüsü'nde buldu ve bu yüksek kaliteli xrays'ları bu aspidin iskeletlerinin üç boyutlu bir modelini oluşturmak için kullandı.

Her zamankinden daha yakından bakarken, Keating geçmişte bu kadar kafa karıştırıcı olan çapraz geçişin kaybolduğunu buldu. “Bu tüplerin kesinlikle lineer olduğunu, herhangi bir dallanmadan yoksun olduğunu” yazdı. Doğa. “Önceki çalışmalardan elde edilen görüntüler, dallanma görünümü veren, karışık ve üst üste binen tüpler boyunca 2 boyutlu kesmenin bir sonucu gibi görünüyor.”

3B model, tüplerin gerçekte lineer olduğunu ancak rastgele çapraz çizgilerde birbiri üzerine istiflenmiş göründüğünü ortaya koydu. Onlarca yıldır, araştırmacılar tüplere iki boyutlu X-ışınları üzerinden bakarken, düzleşmiş göründüler, gerçek yapılarının göstergesi olmayan bir dallanma deseni oluşturdular. Önemli bir şekilde, yazarlar, bu tüplerin mineralleşmeye katkıda bulunan iskele proteini olan kolajenleri işaret ettiğini belirtiyor.

Yazarlar “Alanların doğrusal bir morfoloji gösterdiğini gösteriyoruz” diyor. “Bunun yerine, bu boşluklar, çevresinde mineralin biriktirildiği bir iskeleyi oluşturan içsel kollajen lif demetlerini temsil ediyor. Aspidin böylece aselüler dermal kemiktir. ”

Bu küçük farklılaşmanın, insanlarda görülenler gibi, mineralize olmuş iskeletlerin ilk önce evrimleştiği zaman ortaya çıktığında şaşırtıcı sonuçlar doğurmaktadır. Bu balığın mineralize iskeletlere sahip olduğunu göstererek, bu ekip birkaç milyon yıl öncesine dayandı:

Bristol Üniversitesi'nden ortak yazar ve paleobiyolog Phil Donoghue, “Bu bulgular iskeletin evrimi hakkındaki görüşümüzü değiştirdi”. “Aslında, bunun bir tür kemik olduğunu ve tüm bu dokuların milyonlarca yıl önce gelişmiş olması gerektiğini gösteriyoruz.”