Mówi: | dr Mateusz Tałanda |
Firma: | Instytut Biologii Ewolucyjnej, Uniwersytet Warszawski |
Nowe technologie przyspieszają odkrycia w paleontologii. Dzięki modelowaniu i drukowi 3D udało się dokładnie zbadać żuchwę prassaka z Grenlandii
Nowe technologie zrewolucjonizowały paleontologię. Na podstawie żuchwy nowo odkrytego prassaka naukowcom udało się niedawno wyjaśnić, dlaczego u ssaków, w przeciwieństwie do innych zwierząt, zęby trzonowe mają więcej niż jeden korzeń. Tomografia komputerowa, modelowanie i druk 3D oraz analizy biomechaniczne pozwoliły sprawdzić, jak nasi przodkowie, przechodząc z owadożerności na wszystkożerność, zmodyfikowali swoje trzonowce. Nowe technologie pozwalają też zobaczyć, jak poszczególne kości reagują na naprężenia i jak zmiana kształtu kości wpływa na ich odporność.
W 2014 roku polscy badacze znaleźli na Grenlandii, w skałach sprzed 215 mln lat, szczątki najstarszego na świecie prassaka.
– Znaleźliśmy niekompletną żuchwę prassaka z Grenlandii zawierającą dwa zęby. Wydaje się, że to jest bardzo niewiele. Ale w czasie, z którego pochodzi ta skamieniałość, ponad 200 mln lat temu, nasi przodkowie przechodzili bardzo intensywną ewolucję uzębienia i żuchwy. Wtedy powstała charakterystyczna dla naszego organizmu budowa ucha wewnętrznego, wtedy też powstały korzenie w zębach policzkowych, rozdzielone na dwa lub trzy – wskazuje w rozmowie z agencją informacyjną Newseria Innowacje dr Mateusz Tałanda z Instytutu Biologii Ewolucyjnej Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego.
Odnaleziona żuchwa, jak się niedawno okazało, stanowiła przełom w ewolucji. Prassak z Grenlandii to nowy gatunek, pierwsze poznane ogniwo przejściowe między drobnymi owadożernymi prassakami a większymi, wszystkożernymi potomkami. Ich zęby są bardzo odmienne, a na podstawie szczątków udało się zobaczyć, jak wyglądało przejście z morfologii jednych do drugich. Gatunek kalaallitkigun jenkinsi jest najstarszym znanym prassakiem, który ma trzonowce z dwoma korzeniami.
Polscy naukowcy na wirtualnych modelach 3D sprawdzili, jak podział korzenia na dwa osobne wpływa na wytrzymałość zęba podczas gryzienia.
– Stworzyliśmy model trójwymiarowy takiego zęba za pomocą tomografii komputerowej, a następnie za pomocą analiz biomechanicznych sprawdziliśmy, co się będzie z nim działo, gdy poddamy go charakterystycznym naprężeniom podczas gryzienia. Porównaliśmy to z identycznym modelem zęba, u którego sztucznie połączyliśmy te korzenie ze sobą w jeden, czyli stworzyliśmy ząb, który pokazywał stan przodka, stan wcześniejszy. Okazało się, że ząb z rozdzielonymi korzeniami reagował na naprężenia znacznie lepiej niż ząb z połączonymi korzeniami, co pokazuje, że ta zmiana miała bardzo ważne znaczenie adaptacyjne i zwiększyła odporność zębów na złamanie – tłumaczy dr Mateusz Tałanda.
To przełomowe odkrycie. Wcześniej nikt nie znał przyczyny, dlaczego u ssaków korzenie zębów policzkowych są rozdzielone. To tylko pokazuje, jak ogromne znaczenie w paleontologii ma zastosowanie nowoczesnych technologii. Rozwój dużych internetowych baz danych paleontologicznych, stosowanie coraz bardziej wyrafinowanych modeli numerycznych do określania relacji między organizmami żywymi a organizmami kopalnymi oraz dostępność coraz dokładniejszych metod obrazowania, nie tylko w odniesieniu do postaci organizmów, ale także ich składu chemicznego, całkowicie zmieniły tę gałąź nauki.
– Za pomocą tomografii komputerowej udało nam się zajrzeć w głąb skamieniałości i obejrzeć ją z każdej strony. Dzięki temu mogliśmy zobaczyć budowę tego zęba ze wszystkich stron, we wszystkich trzech wymiarach. To było niezwykle istotne, by móc stworzyć realistyczne modele do analiz biomechanicznych – wskazuje ekspert. – Technika finite element analysis pozwoliła natomiast zobaczyć, jak poszczególne kości reagują na naprężenia i jak zmiana kształtu kości wpływa na ich odporność.
Wielu odkryć mogłoby nie być, gdyby nie wizualizacje i druk 3D. Wcześniejsze odlewy powstawały z gipsu, żywicy czy silikonu, nie pozwalały na odtworzenie całego kształtu skamieniałości i narażały je na uszkodzenia przy procesie tworzenia odlewów.
– Wydruk i modelowanie 3D pozwala na dokładne badanie bardzo delikatnych skamieniałości w o wiele precyzyjniejszy sposób. Do tej pory, gdy mieliśmy do czynienia z dużymi kośćmi, np. dinozaurów, mogliśmy je z łatwością oczyścić ze skały, obejrzeć z każdej strony. W przypadku bardzo małych skamieniałości, do których właśnie zaliczani są przodkowie ssaków, to nie było możliwe. W tej chwili możemy swobodnie to robić, możemy model takiej skamieniałości, która ma kilka milimetrów średnicy, wydrukować w kilkukrotnym czy kilkudziesięciokrotnym powiększeniu i oglądać równie łatwo jak kości dużych dinozaurów – tłumaczy dr Mateusz Tałanda.
Paleontologię zmienił także synchrotron, który wytwarza wiązki promieni rentgenowskich o wysokiej energii. Może służyć do tworzenia szczegółowych map składu chemicznego skamieniałości i otaczających skał. Z kolei w badaniu śladów dinozaurów w Alpach pomagają drony.
– Za pomocą bardzo wielu zwykłych zdjęć możemy zrobić fotogrametrię, czyli tworzenie modeli trójwymiarowych. I w ten sposób możemy odtworzyć w trójwymiarowej przestrzeni całą ścieżkę zostawioną przez duże zwierzę w bardzo trudno dostępnym regionie ze wszystkimi szczegółami – wskazuje badacz z Instytutu Biologii Ewolucyjnej Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego.
Czytaj także
- 2024-04-15: Zmiany klimatu coraz mocniej uderzają w polskie rolnictwo. W adaptacji wspierają rolników nowe technologie
- 2024-03-28: Postęp technologiczny rewolucjonizuje pracę specjalistów ds. finansów. Stają się strategicznymi doradcami biznesu
- 2024-04-02: Wiedza Polaków o wodorze zatrzymała się na etapie podstawówki. Większość nie zna zastosowań tego pierwiastka w energetyce
- 2024-03-19: Banki przypominają dziś firmy softwarowe. Ich funkcjonowanie coraz bardziej oparte na nowych technologiach
- 2024-03-15: Polscy seniorzy w ogonie UE pod względem umiejętności cyfrowych. Rząd chce zaangażować w edukację media publiczne
- 2024-02-29: Szybko wyprzedawane mieszkania dużym problemem dla nabywców. Nowa aplikacja pomoże im śledzić na bieżąco ogłoszenia z portali
- 2024-02-07: Polacy coraz chętniej korzystają z ortodoncji estetycznej. Dzięki technikom cyfrowym leczenie jest mniej uciążliwe
- 2024-02-22: Ewa Wachowicz: Mam burzę pomysłów na nowy sezon „Ewa gotuje”. Po podróży do Kambodży jestem zafascynowana smakami azjatyckimi
- 2024-02-14: Polscy przedsiębiorcy wiedzą, że automatyzacja to strategiczny element rozwoju. Brak specjalistów jest największą barierą
- 2024-01-22: Dzieci i młodzież potrzebują wiedzy o wpływie sztucznej inteligencji na ich życie. Rusza bezpłatny kurs dla nauczycieli, aby potrafili rozmawiać o niej z uczniami
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii
Jedynka Newserii
Konsument
Brytyjscy naukowcy dowiedli, że odczuwania szczęścia można się nauczyć. Trzeba jednak stale to ćwiczyć
Sześcioletnie badania, połączone z prowadzeniem kursów uczących tego, jak poprawić samopoczucie i stać się człowiekiem szczęśliwym, wykazały, że stosując odpowiednie strategie, można uzyskać zadowalające rezultaty. Przejście kursu prowadzonego przez naukowców z Uniwersytetu Bristolskiego umożliwia poprawę parametrów świadczących o samopoczuciu nawet o 15 proc. Okazuje się jednak, że zalecane ćwiczenia należy wykonywać trwale – w przeciwnym razie następuje regres do poziomu sprzed ich wdrożenia. Dobre wyniki badań skłoniły ich autora do wydania poradnika. Jego polskojęzyczna wersja ukaże się w maju.
Konsument
Techniki genomowe mogą zrewolucjonizować europejskie rolnictwo i uodpornić je na zmiany klimatu. UE pracuje nad nowymi ramami prawnymi
Techniki genomowe (NTG) pozwalają uzyskiwać rośliny o większej odporności na susze i choroby, a ich hodowla wymaga mniej nawozów i pestycydów. Komisja Europejska wskazuje, że NTG to innowacja, która może m.in. zwiększyć odporność systemu żywnościowego na zmiany klimatu. W tej chwili wszystkie rośliny uzyskane w ten sposób podlegają tym samym, mocno wyśrubowanym zasadom, co GMO. Dlatego w ub.r. KE zaproponowała nowe rozporządzenie dotyczące roślin uzyskiwanych za pomocą technik genomowych. W lutym br. przychylił się do niego Parlament UE, co otworzyło drogę do rozpoczęcia negocjacji z rządami państw UE w Radzie. Wątpliwości wielu państw członkowskich, również Polski, budzi kwestia patentów NGT pozostających w rękach globalnych koncernów, które mogłyby zaszkodzić pozycji europejskich hodowców.
IT i technologie
Nowy ośrodek w Krakowie będzie wspierać innowacje dla NATO. Połączy start-upy i naukowców z sektorem obronności
Połączenie najzdolniejszych naukowców oraz technologicznych start-upów z firmami z sektora obronnego i wojskowego – to główny cel akceleratora, który powstaje w Krakowie. Będzie on należał do natowskiej sieci DIANA, która z założenia ma służyć rozwojowi technologii służących zarówno w obronności, jak i na rynku cywilnym w krajach sojuszniczych NATO. Eksperci liczą na rozwiązania wykorzystujące m.in. sztuczną inteligencję, drony czy technologie kwantowe. Dla sektora to szansa na pozyskanie innowacji na skalę światową, a dla start-upów szansa na wyjście na zagraniczne rynki i pozyskanie środków na globalny rozwój.
Szkolenia
Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.