Naukowiec znalazł pierwszą na świecie skamieniałość mózgu dinozaura
Opublikowany: 2016-10-30W ciemną zimową noc 2004 roku Jamie Hiscocks zauważył dziwnie ukształtowany kamień na plaży przy swoim domu w Sussex w Anglii. „Widziałem w świetle pochodni szczegóły struktury na powierzchni obiektu” — powiedział mi w e-mailu Hiscocks, z zawodu łowca skamielin. „Od razu wiedziałem, że to nie jest zwykły kamyk”.
Hiscocks pokazał okaz Martinowi Brasierowi, czołowemu paleobiologowi z Uniwersytetu Oksfordzkiego. Braiser zidentyfikował go jako endocast dinozaura – skamieniałość, która powstaje, gdy osad wypełnia wnętrze czaszki zwierzęcia – należący do iguanodona, dinozaura żyjącego w okresie kredowym.
Ale to nie był twój standardowy odlew. Po pierwsze, nie było gładkie. „Wyglądał na trochę pofałdowany; były grzbiety i rowki”, powiedział mi Alexander Liu, były uczeń Brasier. (Brasier zginął w wypadku samochodowym w 2014 roku.)
To podekscytowało naukowców. Bliższa analiza ujawniła kilkumilimetrową warstwę struktur, które wyglądały jak naczynia krwionośne. Były też ślady opon mózgowych, twardej zewnętrznej warstwy chroniącej mózg, zachowanej w formie mineralnej.
Mózgi zwykle bardzo szybko rozkładają się po śmierci. Tak szybko, że nigdy nie odkryto żadnego fragmentu skamieniałego mózgu kręgowca żyjącego na lądzie.
To sprawiło, że jest to pierwsza skamielina mózgu dinozaura, jaką kiedykolwiek znaleziono, jak Liu i współautorzy opisali w specjalnej publikacji The Geological Society of London , opublikowanej dzisiaj.
Odkrycie – które było projektem pobocznym, do którego Brasier i inni prowadzili powoli przez lata – daje nadzieję, że pewnego dnia paleobiolog zdoła rozwiązać zagadkę inteligencji dinozaurów. Ale być może jeszcze bardziej niezwykłe jest to, że ten kawałek mózgu był nawet skamieniały.
Tkanki miękkie rzadko ulegają skostnieniu
Jest kilka powodów, dla których nikt wcześniej nie odkrył skamieniałego mózgu dinozaura.
Po pierwsze, dinozaury żyły bardzo, bardzo dawno temu. Prawie wszyscy zginęli całkowicie; ich ciała i kości rozkładały się, nie pozostawiając śladów.
Niewielkiej frakcji udało się umrzeć w przypadkowych okolicznościach, które pozwoliły na skamieniałość ich tkanki i kości w skale. W tych rzadkich przypadkach, gdy tkanka organiczna ulega skamieniałości, minerały zastępują tkankę. Ale tkanki miękkie, takie jak mózg, rozpadają się szczególnie szybko – co sprawia, że jest najmniej prawdopodobne, że zostanie zachowana tkanka.
Więc co mogło pozwolić temu konkretnemu mózgowi uniknąć drobnoustrojów, które w przeciwnym razie by go pożerały? Liu, Brasier i koledzy musieli zostać śledczymi, aby to rozgryźć.
Oto historia, którą złożyli razem.
Rozpoczyna się około 133 milionów lat temu, w okresie kredowym, kiedy Ziemia była o wiele dziwniejszym miejscem. Było znacznie cieplej, na biegunach było bardzo mało lodu, a około jednej trzeciej powierzchni, którą dzisiaj zamieszkujemy, była pokryta wodą. Kontynenty dopiero zaczynały się od siebie oddalać.
W tym dziwnym świecie — a dokładniej w prehistorycznej Wielkiej Brytanii — wędrował gatunek dinozaura, który wyglądał jak ogromny (30 stóp długości i 7 stóp wysokości) gadzi koń z ogonem i spiczastym grzbietem wzdłuż jego grzbietu.
Kiedy ten iguanodon umarł, wydarzyło się kilka nieoczekiwanych rzeczy, które spowodowały, że jego mózg stał się skamieliną.
1) Kiedy to zwierzę zdechło, prawdopodobnie wpadło głową do wody, gdzie jego czaszka została odwrócona do góry nogami. To ograniczało kontakt z powietrzem. (Mózgi szybko rozkładają się w obecności tlenu.)
2) Czaszka pozostała nienaruszona, więc kiedy mała część mózgu zaczęła się rozkładać, chemikalia, które wysysała, pozostały w mózgu. Ten rozkład „uwolnił składniki odżywcze i enzymy, bogate w żelazo i fosforany” – wyjaśnił Liu.
3) Te składniki odżywcze i enzymy zasadniczo marynowały drugą część mózgu, zachowując ją. Te składniki odżywcze i enzymy zawierały również odpowiednie chemikalia, aby rozpocząć proces mineralizacji.
4) Być może w ciągu kilku dni, wyjaśnił Liu, zachowana część — odcinek o grubości zaledwie kilku milimetrów, który został dociśnięty do czaszki — zaczął być zastępowany minerałami fosforanowymi i węglanowymi. Reakcja chemiczna pozwoliła minerałom przekształcić materiał organiczny, naśladując ich strukturę.
Z biegiem czasu ten skamieniały mózg oddzielił się od reszty ciała. Został niesiony przez pływy i burze i znalazł dom w basenie pływowym w Wielkiej Brytanii. (Brytyjska linia brzegowa, z odsłoniętymi skałami osadowymi, jest ulubionym miejscem poszukiwaczy skamielin.) Kiedy w 2004 r. zimowy sztorm odsłonił zatopiony wcześniej odcinek plaży, miał szczęście, że przechodził obok zawodowiec, taki jak Hiscocks. „Będąc tak delikatną rzeczą, następna burza mogła ją zniszczyć” – powiedział Hiscocks.
Naukowcy odkryli naczynia krwionośne, charakterystyczny znak, że rzeczywiście była to część mózgu
Przez lata ta skamielina była projektem pobocznym Brasiera (który zazwyczaj badał znacznie starsze skamieliny, bliższe pochodzeniu życia na Ziemi). Liu mówi, że większość badań wykonali jego studenci, którzy byli również zaangażowani w inne projekty. Potwierdzenie ich przeczucia zajęło więc dużo czasu.
„Najbardziej przekonujące dane, jakie mamy, to naczynia krwionośne” – powiedział Liu. „Są niepodważalne; nie mogą być niczym innym. Mają odpowiednią średnicę, rozgałęziają się we właściwy sposób, są puste i znajdują się we właściwych miejscach”.
Na obrazach z mikroskopu elektronowego wyraźnie widać naczynia. Tutaj strzałki wskazują na to, że naczynia były puste.
I tutaj widać, jak naczynia rozgałęziają się jak każda zwykła kapilara.
To, że naczynia krwionośne są tak przejrzyste, daje naukowcom pewność, że widzieli również opony mózgowe. Liu mówi, że istnieją również dowody na skamieniałą tkankę korową (szarą materię), ale nie są tak pewni siebie.
Według Liu gazeta była prawie gotowa do publikacji w 2010 roku, ale Brasier się powstrzymał. Chciał, aby Hiscocks zagwarantował, że skamielina ostatecznie trafi do muzeum, aby wszyscy mogli go zbadać i zobaczyć. Kiedy skamielina znajduje się w muzeum, inni mogą powtórzyć wyniki badań. Dokładna instytucja, w której znajdzie się skamielina, nie została jeszcze ustalona.
Czy skamielina może nam coś powiedzieć o inteligencji dinozaurów?
Pod wieloma względami odkrycie nie mówi nam zbyt wiele o dinozaurach.
„Oczywiście wiedzieliśmy, że dinozaury mają mózgi” – powiedział David Norman, paleontolog z Cambridge i współautor artykułu. Ten artykuł, jak mówi, jest raczej dowodem koncepcji: tkanki tak miękkie i gąbczaste, jak mózg może, w odpowiednich okolicznościach, ulec skostnieniu.
A to powinno zainspirować kuratorów skamieniałości do spojrzenia wstecz na swoje kolekcje, powiedział Liu. „Teraz, gdy wiemy, że te tkanki miękkie można zachować”, powiedział, „ludzie mogą wracać do kolekcji muzealnych i szukać ich, ponownie je badać i sprawdzać, czy jest to bardziej powszechne”.
Więcej okazów mózgu dinozaurów może pomóc rozwiązać wielką zagadkę dotyczącą inteligencji dinozaurów: czy ich mózgi bardziej przypominały współczesne gady, czy bardziej współczesne ptaki?
U współczesnych gadów mózg zazwyczaj nie zajmuje całej przestrzeni czaszki. Jest znacznie mniejszy niż czaszka, podtrzymywany przez tkankę, która ją wyścieła. Jednak u ptaków mózg zazwyczaj zajmuje większość czaszki.
Mózg bardziej podobny do ptaków sugerowałby, że dinozaury były bardziej inteligentne niż typowe gady.
Istnieją dowody na to, że mózg iguanodona zajął większość czaszki, ale nie jest to jednoznaczne. Ponieważ zwierzę prawdopodobnie zdechło do góry nogami, tkanka mózgowa mogła rozprzestrzenić się na sklepieniu czaszki. „Nie można powiedzieć, że to dowód na to, że mózgi dinozaurów są większe, niż myśleliśmy” — powiedział Norman. Liu mówi, że przynajmniej wielkość mózgu wskazuje, że iguanodony były co najmniej tak inteligentne jak współczesne krokodyle (nie najjaśniejsze w królestwie zwierząt, ale wystarczająco przebiegły łowca).
Nadrzędnym pytaniem, jakie zadają Normanowi, Liu i ich kolegom, nie jest „jak mądre były dinozaury?” Jest o wiele większy. — Odkrywa historię Ziemi — powiedział Norman. Te zwierzęta żyły na planecie, która znacznie różniła się od tej, na której żyjemy dzisiaj. Co takiego było w ich biologii, w ich fizjologii, co pozwoliło im się rozwijać? „Pytania są prawie nieskończone” – powiedział. A ta skamielina po prostu wywołuje ich więcej.
Źródło: University of Cambridge, University Herald i inne media