Da ekkoer fra dinosaurer, der knasede gennem skove og sprøjtede gennem kløfter, der blev stille for 66 millioner år siden under deres udryddelse, blev verden ikke tavs - pattedyr skurrede og skravlede i deres skygger og fyldte hulrum med nye og hurtigt udviklende arter. Forskere mener, at de første morkagerne optrådte omkring denne tid og lægger grunden til den største gruppe af pattedyr, der lever i dag, inklusive os.
Paleocen - epoken efter den ikke-aviære dinosaur-udryddelse - markerer en af de vigtigste perioder for pattedyrsudvikling, men forskere forstår ikke, hvordan og hvorfor pattedyr udviklede sig så hurtigt i løbet af denne tid. Hurtig udvikling følger ofte masseudryddelser, men forskere forstår heller ikke det mønster, siger Tom Williamson, en paleontolog ved New Mexico Museum of Natural History & Science i Albuquerque. ”Dette er den, vi faktisk er en del af, vores egne forfædre stammer fra på dette tidspunkt, og det er virkelig dårligt forstået, ” siger Williamson.
Derfor arbejder han og et team med seks andre forskere fra USA, Skotland, Kina og Brasilien for at drille adskillige pattedyrsfossiler fra de første 12 millioner år efter, at dinosaurier forsvandt for at skabe det mest detaljerede, tidlige pattedyrs-slægtstræ til dato. De bliver nødt til at analysere indviklede skeletstrukturer - inklusive øreknogler og hjernefælder - for at differentiere arter, men traditionelle røntgenscanninger kan ikke altid samle op på disse detaljer. Så teamet har dannet et unikt partnerskab med Los Alamos National Laboratory (LANL) i New Mexico for at generere billeder i høj opløsning ved hjælp af en avanceret neutronscanner. Williamson er den første paleontolog, der samarbejder på denne måde med laboratoriet, der har rødder i atomforsvaret. Partnerskabet demonstrerer, hvordan nuklear teknologi, der i sidste ende kan udslette os som en art, også har skabt innovationer, som denne neutronscanner, der kan hjælpe os med at forstå vores eget oprindelse som art.
Inden dinosaurier forsvandt, var en af de mest almindelige og forskelligartede grupper af pattedyr, der ryster rundt på planeten, gnaverlignende væsener kaldet multituberculates. Nogle af disse overlevede udryddelsen og målte størrelsen på små mus. Men nye grupper af pattedyr begyndte også at dukke op efter udryddelsen og ændrede sig hurtigt. ”Du går fra et kattestort pattedyr til noget, der er på størrelse med en person på omkring 300.000 år, hvilket er meget hurtigt, ” siger Williamson og bemærker, at dette hurtige tempo er en del af det, der gør denne periode særlig interessant, men også udfordrende at forstå.
Tom Williamson registrerer et fossil fund på sit feltsted i San Juan-bassinet i det nordvestlige New Mexico. (Laura Poppick) For at komme til et førsteklasses feltsted, hvor Williamson har fundet rigelig bevis for dette liv, kører vi adskillige timer nordvest for Albuquerque ind i badelandene i San Juan-bassinet. Når vi ankommer, går vi gennem golde grå bakker farven på månestøv, der engang var bredden af en flod. De eroderer nu i vinden og spilder langsomt ud rester af et gammelt økosystem. Dette markerer et af de bedste steder i verden at finde pattedyrrester fra denne tidsperiode, forklarer Williamson, når vi vandrer ned til en flad depression, hvor han har haft særlig held i sine årtier med fossil jagt.
Jeg begynder at træne mine øjne efter fossiler midt i murbrokkerne på jorden og henter et stykke hvidgrå klippe på størrelse med min næve. Det har et retningsbestemt korn, der for mig ser ud som om det kunne være en knogle. Jeg viser det for Williamson, og han ryster på hovedet. ”Bare forstenet træ, ” siger han, ikke så imponeret over et træ på flere millioner år gamle, der blev til sten, som jeg er.
I løbet af de næste flere timer træner jeg mine øjne mere akut og finder en række andre fossiler: skildpaddeskaller, firbenhud, fiskeskalaer og meget mere. Men hvad Williamson virkelig er efter, er pattedyrsrester, især tænder og kranier af dyr, inklusive Eoconodon coryphaeus - en lille kattestørrelse omnivore, der er i stand til at klatre - og Pantolambda badmodon, en fårestørr herbivore, der blev tættere på jorden. Han er efter tænder og kranier, fordi andre dele af pattedyrsskeletter har en tendens til at se slående ens, hvis de udviklede sig til at modstå de samme miljøforhold. ”Den slags narrer dig til at tro, at de er tæt beslægtede, når de ikke er det, ” forklarer Williamson.
Men visse strukturer, inklusive øreknogler, er ikke så modtagelige for denne såkaldte konvergente udvikling, fordi ører ikke er så let at svinge af miljøet som andre kropsdele, siger Williamson. Små huller i kraniet, hvor blodkar og nerver forbinder hjernen med resten af kroppen, er især nyttige identifikatorer af forskellige arter, siger Michelle Spaulding, en paleontolog ved Purdue University Northwest i Westville, Indiana, der er involveret i undersøgelsen. ”De kan skabe meget diagnostiske mønstre i øreområdet, som hjælper os med at identificere, hvilken gruppe et dyr vil tilhøre, ” bemærker hun.
Men disse huller er små og umulige at studere med det blotte øje, så det er her holdets partnerskab med Los Alamos National Laboratory bliver afgørende for projektet. Labet driver nogle af de højest energiske røntgen- og neutronscannere i verden, der kan generere nogle af de højest mulige opløsninger, siger Ron Nelson, en instrumentvidenskabsmand ved laboratoriets Neutron Science Center. Han testede neutronscanneren på en stor dinosaurskalle med Williamson sidste år, hvor han med succes genererede den højeste opløsningsskanning af en tyrannosaurskalle, der nogensinde er afsluttet. Med tillid til teknologien er de nu gået over til billeddannelse af mindre pattedyrstrukturer.
Los Alamos National Laboratory blev bygget i 1943 til forskning i nuklear forsvar i forbindelse med Manhattan-projektet, bestræbelserne på at udvikle de første atomvåben under 2. verdenskrig. Siden da har det i stigende grad udvidet sit samarbejde med forskere, der spænder fra botanikere til fysikere, især i sit Neutron Science Center, der inkluderer en halv kilometer lang accelerator, der genererer neutroner - uladede partikler, der findes inde i atomer, der giver billeddannelsesfordele i forhold til de elektroner, der bruges i X stråler.
Mens røntgenstråler absorberes af og er gode til at afbilde tætte materialer, registrerer neutroner sammensætningen inden i atomer, uanset densitet. Det betyder, at neutroner kan trænge ind i materialer og fange billeder, som røntgenstråler ikke kan. Et klassisk eksempel, der demonstrerer dette fænomen, er et billede af en rose inde i en blykolbe. "Neutronerne er mere følsomme over for blomsten, så du kan forestille dig blomsten inden i blyet, " siger Nelson.
Neutronafbildning har en række anvendelser til detektion af eksplosiver og nukleart materiale. Men det tilbyder også nye løsninger til billeddannelse af fossiler, der sidder inde i og tilsløres af tætte mineraler i klipper. At bryde fossilerne ud af sten ville ødelægge prøven, så neutronscanning giver forskere et ikke-destruktivt alternativ - skønt prøverne bliver radioaktive i en periode efter scanningen, bemærker Williamson. Hans prøver er normalt sikre at håndtere efter et par dage, men andre materialer forbliver radioaktive i meget længere tid afhængigt af deres sammensætning.
Nelson siger, at partnerskabet med paleontologerne er gensidigt fordelagtigt, da det udfordrer laboratoriet til at overvinde nye problemer. ”Ved at forbedre vores teknikker på deres prøver forbedrer vi muligheden for andre problemer, vi prøver at løse, ” siger han.
En neutronscanning (venstre) og røntgenscanning (til højre) kan tilbyde gratis billeder til undersøgelse af forskellige komponenter af fossiler. (Los Alamos National Laboratory) Bortset fra scanning af fossiler, vil teamet undersøge kemi i forskellige arts tænder for at lære mere om klimaet, som dyrene levede i. Holdet vil også undersøge data om molekylære forhold mellem moderne pattedyr og hvordan de forholder sig til nogle af disse uddøde arter. Dette hjælper med at tilvejebringe en tidskalibrering og stillads for træet, men de molekylære data har stadig mange huller, der skal udfyldes. Derfor er det så vigtigt at udføre disse dybde fossile analyser, siger Anjali Goswami, en paleontolog hos Natural History Museum i London, der også studerer tidlig pattedyrsudvikling, men ikke er involveret i dette arbejde.
”En af de vigtigste ting at gøre er at gå ud og kigge efter fossiler og kigge efter nye steder, der ikke er godt forstået, ” siger hun og bemærker, at undersudierede regioner i Indien og Argentina, hvor hun arbejder, også kan hjælpe med at udfylde huller i puslespillet om tidlig pattedyrsudvikling.
Det resulterende slægtstræ vil give et springbræt til at udforske flere detaljer om disse gamle skabninger, herunder de forskellige typer landskaber og miljøer, de strejfede igennem, siger Spaulding.
”Når vi har fundet ud af, hvordan alt hænger sammen, kan vi begynde at stille mere interessante spørgsmål om evolution af pattedyr, ” siger hun.
