Lumilitaw ang X-Rays upang Maipakita ang Karamihan sa Ancient Bone ng Fossil Record

Mahigit 400 milyong taon na ang nakalilipas, isang kakaibang, walang tigil na isda na lumulubog sa karagatan ng daigdig. Ang isda na ito ay may nababaluktot na balangkas - isang kakatwang, buto-tulad na materyal na hindi tulad ng kasalukuyang buto - na tumanggi sa pagkategorya dahil ang orihinal na may-ari nito ay namatay milyun-milyong taon na ang nakalilipas. Sa Martes, isang pag-aaral sa Ekolohiya sa Kalikasan at Ebolusyon ang mga ulat na sa wakas ay nakilala namin kung ano ito. Ito ang pinakaunang halimbawa ng buto sa buong rekord ng fossil.

Ang kalansay na materyal na nakita sa sinaunang isda na ito - bahagi ng isang grupo na tinatawag na heterostracans - ay tinatawag na aspidin, ang mga may-akda ay nagtatapos. Ang materyal na ito, nagpapaliwanag ng pag-aaral ng may-akda na si Joseph Keating, Ph.D., isang paleobiologist sa Unibersidad ng Manchester, ay halos imposible na makilala dahil hindi ito katulad ng anuman sa apat na uri ng tisyu - buto, kartilago, dentista, at enamel - na bumubuo sa kasalukuyang mga buto at ngipin. Nang ang mga biologist ay dating napagmasdan ang mga fossil ng aspidin sa ilalim ng isang mikroskopyo, sila ay naguguluhan upang makahanap ng isang crisscrossed branching structure.

Ang mga uri ng buto na alam natin ngayon ay hindi nakaka-criss-cross sa ilalim ng isang mikroskopyo, kaya mahirap na malaman kung ang aspidin ay talagang buto. "Para sa 160 taon, ang mga siyentipiko ay nagtaka kung ang aspidin ay isang transisyonal na yugto sa paglaki ng mga mineralized tissues," sabi ni Keating. Ngunit ang detalyadong x-rays ng heterostracan fossils ng kanyang koponan ay nagpakita ng katibayan na malamang na kinakatawan nila ang isang napakahalagang yugto ng ebolusyon ng buto: ang pinakaunang isa.

Ang isang pangunahing bahagi ng buto ay isang "organic matris" ng mga protina tulad ng collagen, na magkakasama upang bumuo ng isang plantsa na maaaring ilakip ng mga mineral, na nagiging mahirap ang spongy tissue. Sa krus, sa mga buto na ginagamit namin, ang matrix na ito ay karaniwang nakabalangkas sa mga tubo na linear, na kung saan ay naisip na kinakailangan para sa buto sa mineralise.

Dahil sa aspetin's tila criss-crossed istraktura, ang mga mananaliksik dati concluded na hindi ito maaaring magkaroon ng mga mineral na bahagi ng matris. Sa ibang salita, bagaman ito ay mukhang maraming katulad ng buto, malamang na hindi ito - malamang lamang ang ebolusyonaryong hinalinhan ng mineralized buto.

Gayunpaman, ang Keating ay nagpasya na maging mas malapitan sa aspidin. Ginugol niya ang mahigit 100 oras na pag-scan sa mga labi ng fossil ng heterostracan skeletons, gamit ang isang pamamaraan na tinatawag na synchrotron tomography, na gumagamit ng isang uri ng X-ray kaya napakalakas na ito ay nangangailangan ng particle accelerator upang gumana. Natagpuan ng Keating ang kanyang particle accelerator sa Paul Scherrer Institute sa Switzerland, kung saan ginamit niya ang mga mataas na kalidad na xrays upang makagawa ng isang three-dimensional na modelo ng mga skeletons ng aspidin.

Naghahanap ng mas malapit kaysa kailanman bago, natagpuan Keating na ang criss-tawiran na ay kaya nakalilito sa nakaraan ay nawala. "Nakita ko na ang mga tubo na ito ay mahigpit na linear, kulang sa anumang uri ng sumasanga," sumulat siya sa isang post sa blog Kalikasan. "Ang mga imahe mula sa mga nakaraang pag-aaral ay tila isang resulta ng 2-dimensional na seksyon sa pamamagitan ng gusot at nagpapang-abot na mga tubo, na nagbibigay ng hitsura ng sumasanga."

Ang modelo ng 3D ay nagsiwalat na ang mga tubo ay aktwal na mga linear ngunit lumitaw na nakasalansan sa ibabaw ng isa't isa sa mga random na mga direksyon ng crisscrossed. Sa loob ng mga dekada, nabatid niya, habang tinitingnan ng mga mananaliksik ang mga tubo sa dalawang-dimensional na X-ray, lumilitaw na pinalaki ang mga ito, na bumubuo ng isang pattern ng sumasanga na hindi nagpapahiwatig ng kanilang tunay na istraktura. Mahalagang, itinuturo ng mga may-akda, ang mga tubong ito na collagen ng bahay, ang plantsa ng protina na tumutulong sa mineralization.

"Ipinapakita namin na ang mga puwang ay nagpapakita ng isang linear na morpolohiya," ang mga may-akda ay sumulat. "Sa halip, ang mga puwang na ito ay kumakatawan sa mga intrinsic collagen fiber bundle na bumubuo ng isang plantsa tungkol sa kung saan ang mineral ay idineposito. Ang aspidin ay kaya acellular dermal bone."

Ang napakaliit na pagkita ng kaibahan na ito ay may kagila-gilalas na mga kahihinatnan pagdating sa pag-uunawa kung ang mineralized skeletons, tulad ng nakikita sa mga tao, unang lumaki. Sa simpleng pagpapakita na ang mga isdang ito ay may mga kalansay na may mineral, ang pangkat na ito ay nagtakda ng petsa na iyon pabalik ng ilang milyong taon:

"Ang mga natuklasan na ito ay nagbabago sa aming pananaw sa ebolusyon ng balangkas," ang pananaw ni Phil Donoghue, Ph.D., co-author at paleobiologist mula sa University of Bristol. "Ipinakikita namin na ito ay, sa katunayan, isang uri ng buto, at na ang lahat ng mga tisyu na ito ay dapat na umunlad ng milyun-milyong taon na ang nakakaraan."