X-zrake otkrivaju najstariju kost fosilnog zapisa

Prije više od 400 milijuna godina, čudna riba bez kosti plivala je u svjetskim oceanima. Ova riba imala je fleksibilan kostur - čudan materijal sličan kostiju koji nije bio poput današnje kosti - koji je odbio kategorizaciju od kada je njezin izvorni vlasnik umro prije nekoliko milijuna godina. U utorak, radna soba u Ekologija i evolucija prirode izvješća da smo konačno shvatili što je to. To je najstariji primjer kosti u čitavom fosilnom zapisu.

Skeletni materijal viđen u ovoj drevnoj ribi - dio skupine koja se naziva heterostrakan - naziva se aspidin, zaključuju autori. Ovaj materijal, objašnjava autor studije Joseph Keating, dr.sc., paleobiolog sa Sveučilišta u Manchesteru, gotovo je nemoguće opisati jer ne nalikuje niti jednoj od četiri vrste tkiva - kosti, hrskavice, dentina i cakline - koji čine današnje kosti i zube. Kada su biolozi prethodno pregledali fosile aspidina pod mikroskopom, bili su zbunjeni kako bi pronašli isprepletanu strukturu grananja.

Vrste kostiju koje danas znamo ne križaju se pod mikroskopom, tako da je teško shvatiti je li aspidin zapravo kost. "Za 160 godina, znanstvenici su se pitali je li aspidin prijelazna faza u evoluciji mineraliziranih tkiva", kaže Keating. Međutim, detaljni rendgenski snimci fosila heterostrakana pokazali su da su oni vjerojatno predstavljali vrlo važnu fazu evolucije kostiju: prvu.

Glavna komponenta kostiju je “organska matrica” proteina kao što je kolagen, koji se udružuju kako bi formirali skelu na koju se minerali mogu vezati, pretvarajući inače spužvasto tkivo. Ključno je, u kostima na koje smo navikli, ova matrica je obično strukturirana u cijevima koje su linearan koji se smatra potrebnim za mineralizaciju kosti.

Zbog naizgled isprepletene strukture aspidina, istraživači su prethodno zaključili da ne može imati te mineralne komponente matrice. Drugim riječima, iako je izgledala poput kostiju, vjerojatno nije - vjerojatno samo evolucijski prethodnik mineralizirane kosti.

Keating je ipak odlučio još bliže pogledati aspidin. Proveo je više od 100 sati skeniranjem fosilnih ostataka heterostrakanskih kostura, koristeći tehniku ​​zvanu sinkrotronska tomografija, koja koristi vrstu rendgenskog zraka tako snažnu da zahtijeva rad akceleratora čestica. Keating je pronašao svoj akcelerator čestica na Institutu Paul Scherrer u Švicarskoj, gdje je koristio te visokokvalitetne rendgenske snimke za konstrukciju trodimenzionalnog modela tih kostura aspidina.

Gledajući više pozornosti nego ikad prije, Keating je otkrila da je križanje koje je bilo tako zbunjujuće u prošlosti nestalo. "Otkrio sam da su te cijevi strogo linearne, bez ikakvih grananja", napisao je u blogu Priroda, "Izgleda da su slike iz prethodnih studija rezultat dvodimenzionalnog presjeka kroz zapetljane i preklapajuće cijevi, dajući izgled grananja."

3D model je otkrio da su cijevi zapravo linearne, ali su se pojavljivale jedna nasuprot druge u nasumičnim križnim smjerovima. Desetljećima je, shvatio je, dok su istraživači gledali cijevi na dvodimenzionalnim rendgenskim zrakama, činilo se da su izravnani, tvoreći obrazac grananja koji nije pokazivao njihovu pravu strukturu. Ključno, autori ističu, ove cijevi kuću kolagen, skela proteina koji pridonosi mineralizacije.

"Pokazali smo da prostori pokazuju linearnu morfologiju", pišu autori. - Umjesto toga, ti prostori predstavljaju unutarnje snopove kolagenih vlakana koji tvore skelu oko kojega je odložen mineral. Aspidin je stoga acelularna kožna koža.

Ova sićušna diferencijacija ima zapanjujuće posljedice kada se radi o otkrivanju kada su se mineralizirani kosturi, poput onih viđenih kod ljudi, prvi put razvili. Jednostavnim pokazivanjem da te ribe imaju mineralizirane kosture, ovaj tim je postavio taj datum još nekoliko milijuna godina:

"Ovi nalazi mijenjaju naš pogled na evoluciju kostura", zaključuje Ph. Donoghue, Ph.D., koautor i paleobiolog sa Sveučilišta u Bristolu. "Pokazali smo da je to zapravo vrsta kosti i da su sva ta tkiva morala evoluirati milijune godina ranije."