Ilmuwan menemukan fosil otak dinosaurus pertama di dunia
Diterbitkan: 2016-10-30Pada malam musim dingin yang gelap pada tahun 2004, Jamie Hiscocks melihat sebuah batu berbentuk aneh di pantai dekat rumahnya di Sussex, Inggris. "Saya bisa melihat detail terstruktur obor saya di permukaan objek," Hiscocks, seorang pemburu fosil, mengatakan kepada saya melalui email. “Segera saya tahu ini bukan kerikil biasa.”
Hiscocks menunjukkan spesimen itu kepada Martin Brasier, ahli paleobiologi terkemuka di Universitas Oxford. Braiser mengidentifikasinya sebagai endocast dinosaurus - fosil yang terbentuk ketika sedimen mengisi bagian dalam tengkorak hewan - milik iguanodon, dinosaurus yang hidup selama Periode Kapur.
Tapi ini bukan endocast standar Anda. Untuk satu, itu tidak mulus. “Itu tampak agak bergelombang; ada tonjolan dan lekukan,” Alexander Liu, mantan siswa Brasier, memberi tahu saya. (Brasier meninggal dalam kecelakaan mobil pada tahun 2014.)
Itu membuat para peneliti bersemangat. Analisis lebih dekat mengungkapkan lapisan struktur setebal beberapa milimeter yang tampak seperti pembuluh darah. Ada juga jejak meninges, lapisan luar keras yang melindungi otak, diawetkan dalam bentuk mineral.
Otak biasanya terurai sangat cepat setelah kematian. Begitu cepatnya sehingga tidak ada bagian otak yang membatu yang pernah ditemukan dari vertebrata yang hidup di darat.
Itu menjadikan fosil otak dinosaurus pertama yang pernah ditemukan, seperti yang dijelaskan Liu dan rekan penulisnya dalam publikasi khusus The Geological Society of London , yang diterbitkan hari ini.
Penemuan - yang merupakan proyek sampingan Brasier dan yang lainnya dikejar perlahan selama bertahun-tahun - memberi harapan bahwa suatu hari ahli paleobiologi dapat memecahkan misteri kecerdasan dinosaurus. Tetapi mungkin yang lebih luar biasa adalah bahwa bagian otak ini bahkan telah menjadi fosil.
Jaringan lunak jarang menjadi fosil
Ada beberapa alasan mengapa tidak ada yang pernah menemukan fosil otak dinosaurus sebelumnya.
Pertama, dinosaurus hidup sangat, sangat lama. Hampir semua dari mereka binasa sepenuhnya; tubuh dan tulang mereka membusuk, tanpa meninggalkan jejak.
Sebagian kecil berhasil mati dalam keadaan kebetulan yang memungkinkan jaringan dan tulang mereka menjadi fosil di batu. Dalam kasus yang jarang terjadi ketika jaringan organik memfosil, mineral masuk untuk menggantikan jaringan. Tetapi jaringan lunak seperti otak sangat cepat rusak — membuatnya menjadi jaringan yang paling tidak mungkin dipertahankan.
Jadi apa yang memungkinkan otak khusus ini untuk menghindari mikroba yang seharusnya melahapnya? Liu, Brasier, dan rekan-rekannya harus menjadi penyelidik forensik untuk mengetahuinya.
Inilah kisah yang mereka kumpulkan.
Ini dimulai sekitar 133 juta tahun yang lalu, pada Periode Kapur, ketika Bumi adalah tempat yang jauh lebih asing. Itu jauh lebih hangat, hanya ada sedikit es di kutub, dan sekitar sepertiga dari daratan yang kita huni saat ini tertutup air. Benua-benua baru saja mulai terpisah satu sama lain.
Di dunia yang aneh ini — di Inggris prasejarah, tepatnya — berkeliaran spesies dinosaurus yang tampak seperti kuda reptil besar (30 kaki panjangnya, dan 7 kaki tingginya) dengan ekor dan punggungan runcing di sepanjang punggungnya.
Ketika iguanodon ini mati, beberapa hal kebetulan terjadi hingga otaknya menjadi fosil.
1) Ketika hewan ini mati, kemungkinan besar ia akan jatuh dengan kepala lebih dulu ke dalam air, di mana tengkoraknya terbalik. Itu membatasi paparan udara. (Otak cepat terurai dengan adanya oksigen.)
2) Tengkorak tetap utuh, jadi ketika sebagian kecil otak mulai membusuk, bahan kimia yang dilintahnya tetap berada di dalam wadah otak. Dekomposisi itu “melepaskan nutrisi dan enzim, kaya akan zat besi dan fosfat,” jelas Liu.
3) Nutrisi dan enzim tersebut pada dasarnya mengasinkan bagian lain dari otak, melestarikannya. Nutrisi dan enzim tersebut juga mengandung bahan kimia yang tepat untuk memulai proses mineralisasi.
4) Mungkin dalam beberapa hari, Liu menjelaskan, bagian yang diawetkan — bagian setebal beberapa milimeter yang ditekan ke tengkorak — mulai digantikan oleh mineral fosfat dan karbonat. Reaksi kimia memungkinkan mineral untuk mengubah bahan organik, meniru struktur mereka.
Seiring waktu, otak yang membatu itu terpisah dari bagian tubuh lainnya. Itu dibawa oleh pasang surut dan badai dan menemukan rumah di kolam pasang surut di Inggris. (Garis pantai Inggris, dengan batuan sedimennya yang terbuka, adalah favorit para pemburu fosil.) Ketika badai musim dingin menyingkap bagian pantai yang sebelumnya terendam pada tahun 2004, beruntunglah seorang profesional seperti Hiscocks lewat. “Menjadi hal yang rapuh, badai berikutnya bisa menghancurkannya,” kata Hiscocks.
Para ilmuwan menemukan pembuluh darah, tanda bahwa ini memang bagian dari otak
Selama bertahun-tahun, fosil ini merupakan proyek sampingan bagi Brasier (yang biasanya mempelajari fosil yang jauh lebih tua, lebih dekat dengan asal usul kehidupan di Bumi). Sebagian besar penelitian dilakukan oleh murid-muridnya, kata Liu, yang juga terlibat dalam proyek lain. Jadi butuh waktu lama untuk mengkonfirmasi firasat mereka.
"Hal yang paling meyakinkan dalam data yang kami dapatkan adalah pembuluh darahnya," kata Liu. “Mereka tak terbantahkan; mereka tidak bisa menjadi apa-apa lagi. Mereka memiliki diameter yang tepat, mereka bercabang dengan cara yang benar, mereka berlubang, dan mereka berada di tempat yang tepat.”
Anda dapat dengan jelas melihat pembuluh pada gambar mikroskop elektron. Di sini, panah menunjukkan bukti bahwa bejana itu berlubang.
Dan di sini Anda dapat melihat pembuluh bercabang seperti kapiler biasa.
Pembuluh darah yang begitu jernih membuat para ilmuwan yakin bahwa mereka juga telah melihat meningen. Liu mengatakan ada beberapa bukti jaringan kortikal (materi abu-abu) yang memfosil juga, tetapi mereka tidak percaya diri.
Menurut Liu, makalah itu hampir siap untuk diterbitkan pada 2010, tetapi Brasier menundanya. Dia ingin Hiscocks menjamin bahwa fosil itu pada akhirnya akan berakhir di museum, untuk dipelajari dan dilihat semua orang. Ketika sebuah fosil berada di museum, itu memungkinkan orang lain untuk mereplikasi hasil studi. Institusi yang tepat di mana fosil akan berakhir belum ditentukan.
Bisakah fosil memberi tahu kita sesuatu tentang kecerdasan dinosaurus?
Dalam banyak hal, penemuan itu sebenarnya tidak banyak memberi tahu kita tentang dinosaurus.
"Tentu saja kami tahu dinosaurus memiliki otak," kata David Norman, ahli paleontologi di Cambridge dan salah satu penulis makalah tersebut. Makalah ini, katanya, lebih merupakan bukti konsep: Jaringan selembut dan selembut otak, dalam keadaan yang tepat, dapat memfosil.
Dan itu akan menginspirasi para kurator fosil untuk melihat kembali koleksi mereka, kata Liu. “Sekarang kita tahu bahwa jaringan lunak ini dapat diawetkan,” katanya, “orang-orang dapat kembali ke koleksi museum dan mencarinya, memeriksanya kembali, melihat apakah itu lebih umum.”
Lebih banyak spesimen otak dinosaurus dapat membantu memecahkan misteri besar tentang kecerdasan dinosaurus: Apakah otak mereka lebih mirip reptil zaman modern atau lebih mirip burung zaman modern?
Pada reptil modern, otak biasanya tidak menempati semua ruang di tengkorak. Ini jauh lebih kecil dari tengkorak, didukung oleh jaringan yang melapisinya. Pada burung, bagaimanapun, otak biasanya mengambil sebagian besar tengkorak.
Otak yang lebih mirip burung akan menunjukkan dinosaurus lebih cerdas daripada reptil biasa.
Ada beberapa bukti dari otak iguanodon ini bahwa ia memang memakan sebagian besar tengkorak, tapi itu tidak meyakinkan. Karena hewan itu kemungkinan mati terbalik, jaringan otaknya bisa menyebar di atap tengkorak. “Anda tidak bisa mengatakan itu bukti otak dinosaurus lebih besar dari yang kita duga,” kata Norman. Paling tidak, kata Liu, ukuran otak menunjukkan iguanodon setidaknya secerdas buaya modern (bukan yang paling cerdas di dunia hewan, tetapi pemburu yang cukup licik).
Pertanyaan menyeluruh yang dikejar Norman, Liu, dan rekan-rekan mereka bukanlah “seberapa pintar dinosaurus?” Ini jauh lebih besar dari itu. "Ini mengungkap sejarah Bumi," kata Norman. Hewan-hewan ini hidup di planet yang sangat berbeda dari yang kita tinggali sekarang. Ada apa dengan biologi mereka, tentang fisiologi mereka, yang memungkinkan mereka untuk berkembang? “Pertanyaannya hampir tidak ada habisnya,” katanya. Dan fosil ini memicu lebih banyak dari mereka.
Sumber: University of Cambridge, University Herald dan Media lainnya