X-Rays להופיע לחשוף את המאובנים של שיא העתיק ביותר

לפני יותר מ -400 מיליון שנה, שחה דגים מוזרים, חסרי לסת, באוקיינוסים של העולם. לדג הזה היה שלד גמיש - חומר מוזר, דמוי עצם, שלא היה כמו עצם של ימינו - שהסתיר את הקטגוריה מאז שמת הבעלים המקורי לפני מיליוני שנים. ביום שלישי, מחקר ב טבע אקולוגיה ואבולוציה מדווחים שאנחנו סוף סוף הבנתי מה זה. זוהי הדוגמה העתיקה ביותר של עצם בכל הרשומות המאובנות.

החומר השלדי שנמצא בדג עתיק זה - חלק מקבוצה הנקראת הטרוסטרקנים - נקרא aspidin, מסכמים החוקרים. חומר זה, מסביר כותב המחקר, ג'וזף קיטינג, דוקטור לפילוביולוג מאוניברסיטת מנצ'סטר, כמעט בלתי אפשרי לאפיין משום שהוא אינו דומה לאף אחד מארבעת סוגי הרקמות - עצם, סחוס, דנטין ואמייל - המרכיבות עצמות ושיניים של ימינו. כאשר הביולוגים בחנו בעבר את המאובנים האפידים מתחת למיקרוסקופ, הם נדהמו למצוא מבנה מסתעף.

סוגי העצם שאנו מכירים כיום אינם מתפתחים מתחת למיקרוסקופ, ולכן קשה להבין אם אספירין היה בעצם עצם. "במשך 160 שנה, מדענים תהו אם אספירין הוא שלב המעבר באבולוציה של רקמות mineralized," אומר קיטינג. אבל צילומי הרנטגן המפורטים של צוות המאובנים של ההטרוסטרקן הראו כי הם מייצגים שלב חשוב מאוד של התפתחות העצם: הראשון.

מרכיב מרכזי של העצם הוא "מטריצה ​​אורגנית" של חלבונים כמו קולגן, אשר באים יחד כדי ליצור פיגום כי מינרלים יכולים לצרף, הופך את הרקמה הספוגית אחרת קשה. באופן מכריע, בעצמות שאנחנו רגילים, מטריצה ​​זו מובנית בדרך כלל צינורות ליניארי, אשר נחשב צורך על מנת עצם מינרליזציה.

בגלל המבנה האספיריני לכאורה, החוקרים הגיעו למסקנה שזה לא יכול להיות אלה רכיבים מינרליים של המטריצה. במילים אחרות, למרות שזה נראה הרבה כמו עצם, זה כנראה לא - סביר רק קודמו האבולוציוני של עצם מינרליזציה.

עם זאת, קיטינג החליט להביט מקרוב באספדין. הוא בילה למעלה מ -100 שעות בסריקת שרידי המאובנים של שלדים הטרוסטרקאים, תוך שימוש בטכניקה הקרויה טומוגרפיה סינכרוטרון, המשתמשת בסוג של רנטגן חזק כל כך עד שנדרש מאיץ חלקיקים לעבוד. קיטינג מצא את מאיץ החלקיקים שלו במכון פול שרר שבשווייץ, שם השתמש בצריסים איכותיים אלה כדי לבנות דגם תלת-ממדי של שלדי האספדין.

במבט מקרוב יותר מאי-פעם, מצא קיטינג שהמעבר החצוב שהיה מבלבל כל כך בעבר נעלם. "מצאתי כי צינורות אלה היו ליניארי לחלוטין, חסר כל סוג של הסתעפות," הוא כתב בבלוג לכתוב ב הטבע. "הדימויים ממחקרים קודמים נראו כמו תוצאה של חתך דו מימדי דרך צינורות סבוך וחפוף, המעניקים מראה של הסתעפות."

המודל התלת-ממדי גילה כי הצינורות למעשה היו ליניאריים, אבל נערמו זה על גבי זה בכיוונים אקראיים. במשך עשרות שנים, הוא הבין, כפי שחוקרים הביטו בצינורות על צילומי רנטגן דו-ממדיים, נראה שהם משוטחים החוצה, יוצרים תבנית הסתעפות שאינה מעידה על המבנה האמיתי שלהם. באופן מכריע, המחברים מציינים, אלה צינורות בית קולגן, חלבון פיגום התורם מינרליזציה.

"אנו מראים כי המרחבים מציגים מורפולוגיה ליניארית", כותבים המחברים. "במקום זאת, רווחים אלה מייצגים מהותי סיבים קולגן סיבים המהווים פיגום שעליו מינרל הופקד. Aspidin הוא אפוא עצם עורי.

זו הבחנה זעירה יש תוצאות מדהימות כשזה מגיע לברר מתי שלדים mineralized, כמו אלה נראים בבני אדם, התפתח הראשון. פשוט על ידי מראה כי דגים אלה היו שלדי mineralized, צוות זה קבע כי תאריך חזרה כמה מיליוני שנים:

"ממצאים אלה משנים את השקפתנו על התפתחות השלד", מסכם פיל דונוהיו, ד"ר פו-די, מחבר-שותף ופליאוביולוג מאוניברסיטת בריסטול. "אנחנו מראים שזה בעצם סוג של עצם, ושכל הרקמות האלה התפתחו לפני מיליוני שנים".