Shkencëtarët mund të dëmtojnë aksidentalisht fosilet me një metodë që menduam se ishte e sigurt

Fosilet janë arkiva të paçmuara të së kaluarës. Ato ruajnë detaje rreth gjërave të gjalla nga disa mijëra deri në qindra miliona vjet më parë.

Studimi i fosileve mund të na ndihmojë të kuptojmë evolucionin e specieve gjatë kohës, dhe të shikojmë pamje të shkëputura të mjediseve dhe klimave të së kaluarës. Fosilet gjithashtu mund të zbulojnë dietat ose modelet e migrimit të specieve të largëta – duke përfshirë edhe paraardhësit tanë.

Por kur gjërat e gjalla kthehen në shkëmb, dallimi i atyre detajeve nuk është aspak i lehtë. Një teknikë e zakonshme për studimin e fosileve është tomografia mikro-kompjuterike ose mikro-CT. Ajo është përdorur për të gjetur dëshmi më të hershme të kancerit të kockave në njerëz, për të studiuar shënjat e trurit dhe veshët e brendshëm te hominidet e hershme, dhe për të studuar dhëmbët e mbetjeve më të vjetra të njeriut modern jashtë Afrikës, ndër shumë shembuj të tjerë.

Megjithatë, studimi ynë i ri, i botuar sot në Radiocarbon, tregon se pavarësisht se konsiderohet gjerësisht si jo-dëmtuese, mikro-CT mund të ndikojë në ruajtjen e fosileve dhe të fshijë disa informacione të rëndësishme të mbajtura brenda.

Ruajtja e mostrave të çmuara

Fosilet janë të rralla dhe të brishta natyrshëm. Shkencëtarët po vlerësojnë vazhdimisht se si të balancojnë ndikimin e tyre mbi fosilet me nevojën për t’i studiuar ato.

Kur paleontologët dhe paleoantropologët (të cilët punojnë me fosilet njerëzore) analizojnë fosilet, ata duan të minimizojnë çdo dëmtim të mundshëm. Ne duam të ruajmë fosilet për brezat e ardhshëm sa më shumë të jetë e mundur – dhe teknologjia mund të jetë një ndihmë e madhe këtu.

Micro-CT funksionon si skaneri CT mjekësor që përdorin mjekët për të parë brenda trupit të njeriut. Megjithatë, ajo bën këtë në një shkallë shumë më të vogël dhe me një rezolucion më të lartë.

Kjo është perfekte për studimin e objekteve të vogla si fosilet. Me micro-CT, shkencëtarët mund të bëjnë imazhe 3D me rezolucion të lartë dhe të aksesojnë strukturën e brendshme të fosileve pa pasur nevojë t’i presin hapur.

Këto skanime gjithashtu lejojnë për kopje virtuale të fosileve, të cilat shkencëtarë të tjerë mund t’i aksesojnë nga kudo në botë. Kjo zvogëlon ndjeshëm rrezikun e dëmtimit, pasi fosilet e skanuara mund të qëndrojnë në mënyrë të sigurt në një koleksion muzeu, për shembull.

Micro-CT është popullor dhe përdoret rutinisht. Komuniteti shkencor e konsideron atë si “jo-dëmtuese” sepse nuk shkakton ndonjë dëmtim vizual – por gjithashtu mund të ndikojë në fosil.

Si funksionon skanimi mikro-CT?

Skanimi mikro-CT përdor rreze X dhe softuer kompjuterik për të prodhuar imazhe me rezolucion të lartë dhe për të rikonstruktuar specimenet fosile në detaje. Normalisht, paleontologët përdorin skanera tregtare për këtë, por hetime më të avancuara mund të përdorin rreze të fuqishme X që gjenerohen në një sinchrotron.

Rrezet X kalojnë përmes specimenit dhe kapen nga një detektor në anën tjetër. Kjo lejon një kuptim shumë të hollësishëm të materialit që kanë kaluar – veçanërisht densitetin, i cili më pas jep pista rreth formës së strukturave të brendshme, përbërjes së indeve, ose ndonjë kontaminim.

Skano prodhon një rrjedhë imazhesh 2D nga të gjitha këndet. Pastaj përdoret softuer kompjuterik për të “pastruar” këto imazhe me rezolucion të lartë dhe për t'i bashkuar ato në një formë 3D – një kopje virtuale të fosilit dhe strukturave të tij të brendshme.

Por X-ray-të nuk janë pa dëm

X-ray-të janë një lloj rrezatimi jonizues. Kjo do të thotë se ato kanë një nivel të lartë energjie dhe mund të shkëpusin elektronet nga atomet (kjo quhet jonizim).

Në tissue të gjallë, rrezatimi jonizues mund të dëmtojë qelizat dhe ADN-në, megjithatë niveli i dëmtimit do të varet nga kohëzgjatja dhe intensiteti i ekspozimit. X-ray-të dhe skanimet CT të përdorura në mjekësi zakonisht kanë një rrezik shumë të ulët pasi ekspozimi i trupit njerëzor minimizohet sa më shumë të jetë e mundur.

Megjithatë, pavarësisht nga ajo që dimë për ndikimin e X-ray-ve në qelizat e gjalla, ndikimi i mundshëm i X-ray-ve në fosile përmes imazhit micro-CT nuk është studiuar ndonjëherë në mënyrë të thellë.

Çfarë gjetëm në studimin tonë?

Duke përdorur parametrat standard në një skaner micro-CT tipik, ne skanuam disa kocka dhe dhëmbë modernë dhe fosile nga kafshët. Gjithashtu, matëm përmbajtjen e kolagjenit para dhe pas skanimit.

Kolagjeni është i dobishëm për shumë qëllime analitike, si për të përcaktuar moshën e fosileve duke përdorur datimin me radiokarbon, ose për analizën e izotopëve të qëndrueshëm – një metodë që përdoret për të përcaktuar dietën e specieve të zhdukura, për shembull. Përmbajtja e kolagjenit në fosile zakonisht është shumë më e ulët sesa në mostra moderne sepse ajo shkon duke u shkatërruar ngadalë me kalimin e kohës.

Pas krahasimit të matjeve tona me mostrat pa skanuar të marra nga specimenet e njëjta, gjetëm dy gjëra.

Së pari, mosha radiokarboni mbeti e pandryshuar. Në fjalë të tjera, skanimi mikro-CT nuk ndikon në datimin me radiokarbon. Kjo është lajmi i mirë.

Lajmi i keq është se vërejta një ulje të konsiderueshme në sasinë e kolagjenit të pranishëm. Në fjalë të tjera, mostrat e skanuara me mikro-CT kishin rreth 35% më pak kolagjen sesa mostrat para skanimit.

Kjo tregon se imazheria mikro-CT ka një ndikim të dukshëm në fosilet që përmbajnë gjurmë të kolagjenit. Ndërsa kjo pritej, ndikimi nuk është konfirmuar eksperimentalisht më parë.

Është e mundur që disa mostra fosile nuk do të kenë më kolagjen e mjaftueshëm pas skanimit me mikro-CT. Kjo do t'i bënte ato të papërshtatshme për një gamë teknikash analitike, duke përfshirë datimin me radiokarbon.

Çfarë tani?

Në një studim të mëparshëm, ne treguam se mikro-CT mund të "moshë" fosilet artificialisht më vonë me një metodë të quajtur rezonancë elektroni. Ajo përdoret zakonisht për datimin e fosileve më të vjetra se 50,000 vjet – përtej asaj që mund të dallojë metoda e radiokarbonit.

Ky studim i mëparshëm dhe puna jonë e re tregojnë se skanimi mikro-CT mund të ndryshojë në mënyrë të konsiderueshme dhe të pavlefshme fosilin dhe informacionin që ai përmban.

Pavarësisht se nuk shkakton dëme të dukshme në fosil, ne argumentojmë se në këtë kontekst teknika nuk duhet më të konsiderohet si jo-destruktive.

Imaging mikro-CT është shumë i vlefshëm në paleontologji dhe paleoantropologji, pa dyshim për këtë. Por rezultatet tona sugjerojnë se duhet përdorur me kujdes për të minimizuar ekspozimin e fosileve ndaj rrezeve X. Ka udhëzime që shkencëtarët mund të përdorin për të minimizuar dëmtimin. Ndërveprimi i lirë i të dhënave për të shmangur skanime të përsëritura të së njëjtës mostër gjithashtu do të jetë i dobishëm.