כאשר הדי הדינוזאורים המתפוצצים ביערות ומתפזרים בקניונים השתתקו לפני 66 מיליון שנה במהלך הכחדתם, העולם לא השתתק - יונקים שרקו ופטפטו בצלליהם, מילאו חללים במינים חדשים ומתפתחים במהירות. מדענים חושבים שהשליה הראשונה הופיעה סביב הזמן הזה, והניחה את הקרקע לקבוצה הגדולה ביותר של היונקים החיים כיום, כולל אותנו.
הפליאוקן - התקופה שלאחר הכחדת הדינוזאור שאינו העופות - מסמנת את אחת התקופות החשובות ביותר בהתפתחות היונקים, אך החוקרים אינם מבינים כיצד ומדוע יונקים התפתחו כל כך מהר במהלך תקופה זו. האבולוציה בקצב מהיר אכן נוהגת לעקוב אחר הכחדות המוניות, אך גם מדענים אינם מבינים את התבנית הזו, אומר טום וויליאמסון, פליאונטולוג במוזיאון להיסטוריה טבע ומדע של ניו מקסיקו באלבוקרקי. "זה זה שאנחנו בעצם חלק ממנו, אבותינו המקוריים הם בשלב זה וזה ממש לא טוב, " אומר ויליאמסון.
זו הסיבה שהוא וצוות של שישה מדענים אחרים מארצות הברית, סקוטלנד, סין וברזיל עובדים יחד כדי להקניט בין עשרות מאובנים של יונקים החל מ -12 מיליון השנים הראשונות לאחר שנעלמו הדינוזאורים כדי ליצור את אילן היוחסין המפורט ביותר של היונקים עד כה. הם יצטרכו לנתח מבני שלד מורכבים - כולל עצמות אוזניים ומקרי מוח - כדי להבדיל בין מינים, אך סריקות רנטגן מסורתיות לא תמיד יכולות להעלות על הפרטים האלה. אז הצוות יצר שותפות ייחודית עם המעבדה הלאומית של לוס אלמוס (LANL) בניו מקסיקו כדי לייצר תמונות ברזולוציה גבוהה באמצעות סורק נויטרונים עדכני. ויליאמסון הוא הפליאונטולוג הראשון ששיתף פעולה בדרך זו עם המעבדה, שיש לה שורשים בהגנה גרעינית. השותפות מדגימה כיצד טכנולוגיה גרעינית שיכולה בסופו של דבר למחוק אותנו כמין, גם היא הניבה חידושים, כמו סורק הנויטרונים הזה, שעשויים לעזור לנו להבין את המוצא שלנו כמין.
לפני שנעלמו הדינוזאורים, אחת הקבוצות הנפוצות והמגוונות ביותר של יונקים המסתערים סביב כדור הארץ היו יצורים דמויי מכרסמים המכונים ריבוי-דבורות. חלקם שרדו את ההכחדה, כשמדדו את גודלם של עכברים קטנים. אולם קבוצות חדשות של יונקים החלו להופיע גם לאחר הכחדה, והשתנו במהירות. "אתה עובר מיונק בגודל חתול למשהו בגודל של אדם בערך 300, 000 שנה, וזה מהיר מאוד", אומר ויליאמסון, ומציין שהקצב המהיר הזה הוא חלק ממה שהופך את התקופה הזו למעניינת במיוחד אבל גם מאתגרת מבין.
טום וויליאמסון רושם ממצא מאובנים באתר השדה שלו באגן סן חואן בצפון מערב ניו מקסיקו. (לורה פופיק) כדי להגיע לאתר שדה מרכזי בו וויליאמסון מצא עדויות רבות לחיים אלו, אנו נוסעים כמה שעות צפונית מערבית לאלבוקרקי אל תוך האזור הרעים של אגן סן חואן. כשאנחנו מגיעים, אנו עוברים בין גבעות אפורות עקרות בצבע של אבק ירח שהיו בעבר גדות נהר. כעת הם נשחקים ברוח, ושופכים אט אט שרידים של מערכת אקולוגית עתיקה. זה מסמן את אחד המקומות הטובים ביותר בעולם למצוא שרידי יונקים מתקופת זמן זו, מסביר ויליאמסון כשאנחנו יורדים לשקע שטוח, שם היה לו מזל מיוחד בעשורים של ציד מאובנים.
אני מתחיל לאמן את עיניי למאובנים בין ההריסות על האדמה ומרים חתיכת סלע לבנבן בגודל אגרופי. יש בה גרגר כיווני שנראה לי כאילו יכול להיות עצם. אני מראה את זה לוויליאמסון והוא מנענע את ראשו. "רק עץ מאובן", הוא אומר, לא מתרשם מעץ בן מיליון מיליון שנה הפך לאבן כמוני.
במהלך השעות הבאות אני מאמן את עיניי בצורה חדה יותר ומוצא שלל מאובנים אחרים: קליפות צב, עור לטאה, קשקשי דגים ועוד. אבל מה שבאמת ממלא ויליאמסון הם שרידי יונקים, בעיקר שיניים וגולגולות של בעלי חיים, כולל אאוקונודון קוריאהאוס - אומניבור קטן בגודל חתול המסוגל לטפס - ואמבט Pantolambda, עשבייה בגודל של כבשה שנשאר קרוב יותר לאדמה. הוא עוקב אחרי שיניים וגולגולות מכיוון שחלקים אחרים של שלדי יונקים נוטים להיראות דומים להפליא אם הם התפתחו לעמוד באותם תנאים סביבתיים. "סוג של טיפשים שאתה חושב שהם קשורים זה לזה כשהם לא", מסביר ויליאמסון.
אבל מבנים מסוימים, כולל עצמות אוזניים, אינם רגישים להתפתחות כביכול מתכנסת זו מכיוון שאוזניים אינן מתנדנדות על ידי הסביבה כמו חלקי גוף אחרים, אומר וויליאמסון. חורים זעירים בגולגולת שבהם כלי הדם והעצבים מחברים את המוח לשאר הגוף הם מזהים מועילים במיוחד של מינים שונים, אומרת מישל ספאולדינג, פליאונטולוגית מאוניברסיטת פרדו בצפון-מערב בווסטוויל, אינדיאנה המעורבת במחקר. "אלה יכולים ליצור דפוסי אבחון מאוד באזור האוזן שעוזרים לנו לזהות לאיזו קבוצה חיה תהיה שייכת", היא מציינת.
אבל החורים האלה זעירים ובלתי אפשר ללמוד בעין בלתי מזוינת, כך שכאן הופכת השותפות של הצוות עם המעבדה הלאומית של לוס אלמוס למכרעת בפרויקט. המעבדה מפעילה כמה מסורקי הרנטגן והנוטרונים בעלי האנרגיה הגבוהה ביותר בעולם שיכולים לייצר כמה מהדימויים ברזולוציה הגבוהה ביותר שאפשר, אומר רון נלסון, מדען מכשירים במרכז המדע Neutron Science במעבדה. הוא בדק את סורק הנויטרונים על גולגולת דינוזאור גדולה עם ויליאמסון בשנה שעברה, ויצר בהצלחה את הסריקה ברזולוציה הגבוהה ביותר של גולגולת טירנוזאור שהושלמה אי פעם. מתוך אמון בטכנולוגיה הם עברו כעת להדמיה של מבנים קטנים יותר של יונקים.
המעבדה הלאומית של לוס אלמוס הוקמה בשנת 1943 למחקר הגנה גרעיני הקשור בפרויקט מנהטן, המאמצים לפתח את הנשק הגרעיני הראשון במלחמת העולם השנייה. מאז, היא הרחיבה יותר ויותר את שיתופי הפעולה עם מדענים החל מבוטנאים לפיזיקאים, במיוחד במרכז המדע Neutron שכולל מאיץ באורך של חצי קילומטר המייצר נויטרונים - חלקיקים לא טעונים שנמצאים בתוך אטומים המציעים יתרונות הדמיה על פני האלקטרונים המשמשים ב- X -מגזרים.
בעוד שקרני רנטגן נספגות על ידי וטובות בהדמיה של חומרים צפופים, נויטרונים מזהים את ההרכב בתוך האטומים, ללא קשר לצפיפות. פירוש הדבר שנויטרונים יכולים לחדור לחומרים וללכוד תמונות שקרני רנטגן אינן יכולות. דוגמה קלאסית המדגימה תופעה זו היא דימוי של ורד בתוך בקבוק עופרת. "הנויטרונים רגישים יותר לפרח, כך שתוכל לדמיין את הפרח בתוך העופרת, " אומר נלסון.
להדמיית נויטרון מגוון יישומים לאיתור חומרי נפץ וחומרים גרעיניים. אך הוא מציע גם פתרונות חדשים להדמיית מאובנים שנתקעים בתוך ומוסתרים על ידי מינרלים צפופים בסלעים. פריצת המאובנים מהסלע תהרוס את הדגימה, ולכן סריקת הנויטרונים מעניקה למדענים אלטרנטיבה לא הרסנית - אם כי הדגימות הופכות לרדיואקטיביות במשך פרק זמן לאחר הסריקה, מציין וויליאמסון. הדגימות שלו בדרך כלל בטוחות לטיפול לאחר מספר ימים, אך חומרים אחרים יישארו רדיואקטיביים הרבה יותר תלוי בהרכבם.
נלסון אומר כי השותפות עם הפליאונטולוגים מועילה הדדית, מכיוון שהיא מאתגרת את המעבדה להתגבר על בעיות חדשות. "על ידי שיפור הטכניקות שלנו במדגמים שלהם, אנו משפרים את היכולת שיש לנו לבעיות אחרות שאנחנו מנסים לפתור, " הוא אומר.
סריקת נויטרונים (משמאל) וסריקת רנטגן (מימין) יכולים להציע תמונות משלימות ללימוד רכיבים שונים של מאובנים. (המעבדה הלאומית לוס אלמוס) מלבד סריקת מאובנים, הצוות יבדוק את הכימיה של שיני המינים השונים כדי ללמוד יותר על האקלים בו חיו חיות. הצוות יבדוק גם נתונים על קשרים מולקולריים בין יונקים מודרניים וכיצד הם מתייחסים לכמה מאותם נכחדים. מינים. זה עוזר לספק כיול וזמן פיגומים לעץ, אך בנתונים המולקולריים יש עדיין פערים רבים שצריך למלא. לכן כל כך חשוב לערוך ניתוחים מאובנים מעמיקים אלה, אומר אנג'אלי גוסוואמי, פליאונטולוגית במשרד הטבעי. מוזיאון ההיסטוריה בלונדון החוקר גם הוא את האבולוציה של יונקים מוקדמים אך אינו מעורב ביצירה זו.
"אחד הדברים החשובים ביותר לעשות זה לצאת ולחפש מאובנים ולחפש אתרים חדשים שאינם מובנים היטב, " היא אומרת ומציינת כי אזורים מוערכים בהודו ובארגנטינה בהם היא עובדת עשויים לעזור גם במילוי פערים ב פאזל ההתפתחות המוקדמת של יונקים.
אילן היוחסין שהתקבל יספק קרש קפיצה לבחינת פרטים נוספים על יצורים קדומים אלה, כולל סוגי הנופים והסביבות השונות בהן שוטטו, אומר ספולדינג.
"ברגע שנגלה איך הכל קשור, נוכל להתחיל לשאול שאלות מעניינות יותר בנושא האבולוציה של יונקים, " היא אומרת.
