Чтобы восстановить мельчайшие возможные детали из довольно большой и очень хрупкой окаменелости, команда решила создать изображение черепа с помощью синхротронной рентгеновской микрокомпьютерной томографии на канале I12 в Даймонд, открыв новую информацию об эволюции и происхождении человека. В данной статье представлены предварительные результаты рентгеновского синхротронного исследования зубных рядов и костей черепа (i.е., свод черепа и нижняя челюсть).
Ведущий автор и главный исследователь, д-р Амели Боде, факультет археологии Кембриджского университета и почетное исследование Университета Витватерсранда (Университет Витса), объясняет: «У нас была уникальная возможность изучить мельчайшие детали краниодентальной анатомии Череп Little Foot. При сканировании мы не знали, насколько хорошо сохранятся мельчайшие структуры у этого человека, прожившего более 3 лет.5 миллионов лет назад. Итак, когда мы, наконец, смогли изучить изображения, мы все были очень взволнованы и тронуты, чтобы впервые увидеть такие интимные подробности из жизни Little Foot.
Наблюдаемые микроструктуры эмали указывают на то, что Little Foot в детстве пережила два явных периода диетического стресса или болезни."
Команда также смогла наблюдать и описать сосудистые каналы, которые заключены в компактной кости нижней челюсти. Эти структуры могут многое рассказать о биомеханике питания у этого человека и его вида, а также в более широком смысле о том, как была реконструирована кость у Little Foot. Характер ветвления этих каналов указывает на некоторое ремоделирование, возможно, в ответ на изменения. в диете, и эта Маленькая Ножка умерла в пожилом возрасте.
Команда также наблюдала крошечные (i.е., менее 1 мм) каналы в мозговой оболочке, которые, возможно, участвуют в терморегуляции мозга (i.е., как охладить мозг). Размер мозга резко увеличивался на протяжении всей эволюции человека (примерно в три раза), и, поскольку мозг очень чувствителен к изменению температуры, понимание того, как развивается регулирование температуры, представляет первостепенный интерес. Д-р Амели Боде добавляет: «Традиционно ни одно из этих наблюдений не было бы возможным без разрезания окаменелости на очень тонкие срезы, но с применением синхротронной технологии развивается новая захватывающая область виртуальной гистологии для изучения окаменелостей наших далеких времен. предки."
Доктор Томас Коннолли, главный научный сотрудник компании Diamond, прокомментировал: «Важные аспекты ранней биологии гомининов остаются дискуссионными или просто неизвестными.
В этом контексте методы синхротронной рентгеновской визуализации, такие как микротомография, могут неразрушающим образом выявить важные детали развития, физиологии, биомеханики и таксономии ископаемых образцов. Череп Литтл Фута также был отсканирован с помощью соседнего нейтронного прибора IMAT в нейтронном и мюонном источнике ISIS, в котором были объединены рентгеновские и нейтронные методы визуализации во время одного визита в Великобританию.
Имея такой большой объем собранной информации, мы стремимся сделать больше открытий с помощью дополнительных сканирований рентгеновской и нейтронной томографии."
Применение аналитических методов на основе рентгеновского синхротрона в эволюционных исследованиях открыло новые возможности в области (палео) антропологии. В частности, рентгеновская синхротронная микротомография оказалась чрезвычайно полезной для наблюдения мельчайших анатомических структур в окаменелостях, которые традиционно можно увидеть только при разрезании костей и рассмотрении их под микроскопом. За последнее десятилетие в палеоантропологии было проведено больше исследований с использованием синхротронного излучения для изучения отпечатков зубов и мозга у ископаемых гомининов.
Однако сканирование полного черепа, такого как череп Little Foot, и стремление выявить очень мелкие детали с использованием очень высокого разрешения было довольно сложной задачей, но команде удалось разработать новый протокол, который сделал это возможным. Чтобы восстановить мельчайшие детали из довольно большой и очень хрупкой окаменелости, команда решила создать изображение черепа с помощью синхротронной рентгеновской микрокомпьютерной томографии на канале I12 в Diamond.
Главный исследователь и доцент, профессор Доминик Стратфорд, Университет Витватерсранда (Университет Витса), факультет географии, археологии и экологических исследований, говорит: «Такой уровень разрешения дает нам удивительно четкие доказательства жизни этого человека. Мы думаем, что это также будет чрезвычайно важный эволюционный аспект, так как изучение этой окаменелости с такими подробностями поможет нам понять, от какого вида она произошла и чем она отличается от других, найденных в то же время в Африке. Это всего лишь наша первая статья, так что следите за этим местом. Если позволит финансирование, мы надеемся, что сможем привезти другие части Little Foot в Diamond ", добавив:
"Это исследование было направлено на то, чтобы доставить наиболее хорошо сохранившийся череп австралопитека на лучшую из лучших синхротронных установок для наших целей.
Традиционно гоминины анализировались путем измерения и описания внешних форм их окаменелых костей, чтобы оценить, как они различаются между видами. Ресурсы разработки синхротронов и микроКТ означают, что теперь мы можем виртуально наблюдать структуры внутри окаменелостей, которые содержат огромное количество информации.
В последнее время технологии развиваются до такой степени, что теперь мы можем виртуально исследовать мельчайшие гистологические структуры в трех измерениях, открывая новые возможности для наших исследований."
Первые кости окаменелости Little Foot были обнаружены в пещерах Стеркфонтейн, к северо-западу от Йоханнесбурга, профессором Роном Кларком из Университета Витватерсранда в 1994 году. В 1997 году, после открытия скелета, профессор Кларк и его команда потратили более 20 лет на то, чтобы поэтапно извлекать скелет из пещерной брекчии, похожей на бетон, с помощью небольшой воздушной подписи (вибрирующей иглы). После очистки и реконструкции скелет был публично представлен в 2018 году.
Университет Уитса хранит окаменелость StW 573, Little Foot.
Профессор Рон Кларк, британский ученый из Южной Африки, который обнаружил и раскопал Литтл Фут и провел все ранние исследования окаменелости, также был частью исследовательской группы и заключает: «Нам потребовалось 23 года, чтобы добраться до этой точки. Это новая захватывающая глава в истории Little Foot, и это только первая статья, появившаяся после ее первого путешествия из Африки. Мы постоянно открываем новую информацию из множества новых данных, которые были получены.
Мы надеемся, что это усилие приведет к увеличению финансирования для продолжения нашей работы. Наша команда и ПРОШЛОЕ * подчеркивают, что все человечество имеет давние общие предки в гармонии с миром природы, и что обучение у этих самых ранних предков дает нам представление о необходимости сохранения природы и нашей планеты."
Этот документ является первым из того, что, как ожидается, станет серией статей, основанных на огромном количестве данных, которые были подготовлены главными исследователями из Университета Витватерсранда в Южной Африке, Кембриджского университета в Великобритании, соисследователями из Музея естественной истории и Diamond могут извлечь выгоду из их сотрудничества. Little Foot также прошел нейтронную визуализацию в нейтронном и мюонном источнике ISIS компании STFC одновременно с работой, проводимой в Diamond Light Source, что обеспечило беспрецедентный доступ к дополнительным передовым методам визуализации.
Нейтроны поглощаются внутренними частями окаменелости совсем не так, как рентгеновские лучи, благодаря чувствительности нейтронов к определенным химическим элементам. Несмотря на более грубое пространственное разрешение, нейтронная томография иногда может различать различные минералогические составляющие, для которых контраст очень низкий для рентгеновских лучей.