X-lúče sa objavujú na odhalenie najstaršej kosti Fossil Record

Pred viac ako 400 miliónmi rokov plávali vo svetových oceánoch podivné ryby. Táto ryba mala pružnú kostru - divný, kostovitý materiál, ktorý nemal rád dnešné kosti - ktorý sa vzpieral kategorizácii, pretože jeho pôvodný majiteľ zomrel pred miliónmi rokov. V utorok, štúdia v Ekológia prírody a evolúcia správy, že sme konečne zistili, čo to je. Je to najstarší príklad kostí v celom fosílnom zázname.

Skeletálny materiál videný v tejto starobylej rybke - časť skupiny nazývanej heterostracans - sa nazýva aspidin, autori uzatvárajú. Tento materiál, vysvetľuje autor štúdie Joseph Keating, Ph.D., paleobiológ na University of Manchester, bol takmer nemožné charakterizovať, pretože sa nepodobá žiadnemu zo štyroch typov tkaniva - kosti, chrupavky, dentínu a skloviny - ktoré tvoria dnešné kosti a zuby. Keď biológovia predtým skúmali fosílie fosforu aspidínu pod mikroskopom, boli zmätení, aby našli kríženú štruktúru vetvenia.

Typy kostí, ktoré dnes poznáme, nie sú skrížené pod mikroskopom, takže bolo ťažké zistiť, či bol aspidin vlastne kosť. „Už 160 rokov sa vedci pýtajú, či je aspidin prechodným štádiom vo vývoji mineralizovaných tkanív,“ hovorí Keating. Detailné röntgenové vyšetrenia heterostracanských fosílií jeho tímu ukázali, že pravdepodobne predstavujú veľmi dôležitú fázu vývoja kostí: úplne prvú.

Hlavnou zložkou kosti je „organická matrica“ proteínov, ako je kolagén, ktoré sa spoja, aby vytvorili skelet, ku ktorému sa môžu pripojiť minerály, čím sa inak spongiózne tkanivo otáča. V kostiach, na ktoré sme zvyknutí, je táto matica zvyčajne štruktúrovaná do trubíc, ktoré sú lineárne, ktorý je považovaný za nevyhnutný na mineralizáciu kosti.

Vzhľadom na zdanlivo križovanú štruktúru aspidínu vedci predtým dospeli k záveru, že tieto minerálne zložky matrice nemôžu mať. Inými slovami, aj keď to vyzeralo veľa ako kosť, pravdepodobne to nebolo - pravdepodobne evolučný predchodca mineralizovanej kosti.

Keating sa však rozhodol ešte bližšie pozrieť na aspidín. Strávil viac ako 100 hodín skenovaním fosílnych pozostatkov heterostracanových skeletov pomocou techniky nazývanej synchrotronová tomografia, ktorá využíva typ röntgenového žiarenia, ktorý vyžaduje, aby urýchľovač častíc fungoval. Keating našiel urýchľovač častíc na Inštitúte Paula Scherrera vo Švajčiarsku, kde použil tieto vysoko kvalitné xrays na vytvorenie trojrozmerného modelu týchto aspidínových skeletov.

Pri pohľade bližšie ako kedykoľvek predtým Keating zistil, že križovatka, ktorá bola v minulosti taká mätúca, zmizla. "Zistil som, že tieto trubice boli striktne lineárne, bez akéhokoľvek rozvetvenia," napísal v blogu v príroda, „Obrazy z predchádzajúcich štúdií sa zdajú byť výsledkom dvojrozmerného delenia cez zamotané a prekrývajúce sa trubice, čím vzniká vzhľad vetvenia.“

3D model ukázal, že trubice boli v skutočnosti lineárne, ale objavili sa na sebe naskladané v náhodne križovaných smeroch. Po desaťročia si uvedomil, ako sa výskumníci pozerali na skúmavky na dvojrozmerných röntgenových lúčoch, ktoré sa zdali byť sploštené a vytvorili vetviaci vzor, ​​ktorý neindikoval ich skutočnú štruktúru. Autori poukazujú na to, že tieto skúmavky majú kolagén, kostru lešenia, ktorá prispieva k mineralizácii.

„Ukazujeme, že priestory vykazujú lineárnu morfológiu,“ píšu autori. „Namiesto toho tieto priestory predstavujú vnútorné zväzky kolagénových vlákien, ktoré tvoria lešenie, na ktorom bol uložený minerál. Aspidín je teda acelulárna dermálna kosť. “

Táto drobná diferenciácia má ohromujúce následky, keď príde na to, keď sa mineralizované kostry, ako tie, ktoré sa pozorovali u ľudí, prvýkrát vyvinuli. Tým, že jednoducho ukázal, že tieto ryby mali mineralizované kostry, tento tím stanovil, že sa datuje niekoľko miliónov rokov:

"Tieto zistenia menia náš pohľad na vývoj kostry," uzatvára Phil Donoghue, Ph.D., spoluautor a paleobiológ z University of Bristol. "Ukázali sme, že je to vlastne typ kosti a že všetky tieto tkanivá sa museli vyvinúť o milióny rokov skôr."