Newsy

Nowe technologie przyspieszają odkrycia w paleontologii. Dzięki modelowaniu i drukowi 3D udało się dokładnie zbadać żuchwę prassaka z Grenlandii

2021-03-23  |  06:00

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

Kalendarium

Więcej ważnych informacji

Kongres MOVE

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Venture Cafe Warsaw

Infrastruktura

Sektor ochrony zdrowia odpowiada za większe emisje CO2 niż lotnictwo. Zielone zmiany wymagają drastycznego przyspieszenia

Sektor ochrony zdrowia ponosi znaczące konsekwencje wynikające z rosnącej liczby ekstremalnych zjawisk klimatycznych, ale też poważnego zanieczyszczenia powietrza, a koszty z tym związane będą rosły. Z drugiej strony sam sektor też się przyczynia do zmian klimatycznych – odpowiada za 4 proc. emisji CO2, czym wyprzedza takie branże jak żegluga czy lotnictwo. O potrzebie przyspieszenia zielonych zmian w ochronie zdrowia coraz więcej się mówi, ale to wymaga konkretnych działań. Temu ma służyć powołana właśnie do życia Zielona Koalicja dla Zdrowia, w której uczestniczy prawie 30 podmiotów i której patronuje m.in. Narodowy Fundusz Zdrowia.

Prawo

Postęp technologiczny rewolucjonizuje pracę specjalistów ds. finansów. Stają się strategicznymi doradcami biznesu

Częste zmiany regulacyjne i postęp technologiczny wymuszają na specjalistach ds. finansów ciągłe nabywanie nowych kompetencji, doszkalanie i uaktualnianie swojej wiedzy. Ci, którzy potrafią się dostosować do szybkich zmian i wesprzeć swoimi umiejętnościami rozwój biznesu, mogą jednak liczyć na większe możliwości rozwoju kariery. – Finanse operują w świecie, który coraz szybciej się zmienia. To powoduje, że w przyszłości ludzie z obszaru finansów będą musieli poświęcać dużo więcej energii na to, żeby dotrzymać tempa – mówi Kuba Neneman, head of finance.ai, commercial data science manager w Shellu.

Polityka

Poparcie Europejczyków dla Ukrainy pozostaje silne. Bardziej kontrowersyjna jest kwestia jej wejścia do NATO

Silne poparcie dla Ukrainy w Europie sprawia, że politycy prezentujący odmienną wizję nie mają przestrzeni na próby wykorzystywania prorosyjskich postaw w kształtowaniu polityki zagranicznej. Badania naukowców z Uniwersytetu w Exeter przeprowadzone w kilkunastu europejskich krajach wskazują, że poparcie dla Ukrainy i polityki skupiającej się na pomocy zaatakowanemu krajowi jest szerokie, ale najsilniejsze w państwach mających doświadczenia z polityką Kremla w czasach Związku Radzieckiego. Najsilniejsza polaryzacja nastrojów w Europie jest zauważalna w kwestii ewentualnego przystąpienia Ukrainy do Paktu Północnoatlantyckiego.

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.