Ископаемые — бесценные архивы прошлого
Ископаемые сохраняют информацию о живых существах от нескольких тысяч до сотен миллионов лет назад. Изучение ископаемых помогает нам понять эволюцию видов, а также узнать о среде и климате прошлого. Ископаемые могут раскрыть информацию о рационе или миграционных путях вымерших видов, включая наших предков.
Проблемы изучения ископаемых
Однако изучение ископаемых — непростая задача. Один из распространённых методов — микрокомпьютерная томография (микро-КТ). С её помощью были найдены первые свидетельства костного рака у людей, изучены отпечатки мозга и внутреннего уха у ранних гомининов, исследованы зубы древнейших современных человеческих останков за пределами Африки.
Новое исследование
Однако наше новое исследование, опубликованное в журнале «Radiocarbon», показывает, что микро-КТ может влиять на сохранность ископаемых и стирать часть важной информации.
Ископаемые редки и хрупки по своей природе. Учёные постоянно ищут баланс между необходимостью их изучения и сохранением.
Микро-КТ и её применение
Микро-КТ работает подобно медицинским компьютерным томографам, используемым для изучения человеческого тела. Однако она работает в гораздо меньшем масштабе и с более высоким разрешением. Это идеально подходит для изучения небольших объектов, таких как ископаемые. С помощью микро-КТ учёные могут получать трёхмерные изображения высокого разрешения и изучать внутреннюю структуру ископаемых без необходимости их вскрытия.
Эти сканы также позволяют создавать виртуальные копии ископаемых, к которым другие учёные могут получить доступ из любой точки мира. Это значительно снижает риск повреждения, поскольку отсканированные ископаемые могут безопасно храниться в музейных коллекциях.
Микро-КТ широко используется и считается «неразрушающей», поскольку не вызывает видимых повреждений. Однако это не означает, что она не влияет на ископаемые.
Потенциальный вред микро-КТ
Микро-КТ использует рентгеновские лучи и компьютерное программное обеспечение для получения детальных изображений и реконструкции ископаемых. Обычно палеонтологи используют для этого коммерческие сканеры, но для более сложных исследований могут применяться мощные рентгеновские лучи, генерируемые на синхротроне.
Рентгеновские лучи проходят через образец и улавливаются детектором на другом конце. Это позволяет получить очень детальное представление о веществе, через которое они прошли, особенно о плотности, которая затем даёт представление о форме внутренних структур, составе тканей или возможном загрязнении.
Сканирование создаёт серию двумерных изображений со всех сторон. Затем компьютерное программное обеспечение используется для «очистки» этих изображений высокого разрешения и их сборки в трёхмерную форму — виртуальную копию ископаемого и его внутренних структур.
Рентгеновские лучи — это тип ионизирующего излучения. Это означает, что они имеют высокий уровень энергии и могут отрывать электроны от атомов (этот процесс называется ионизацией). В живых тканях ионизирующее излучение может повреждать клетки и ДНК, хотя уровень повреждения будет зависеть от продолжительности и интенсивности воздействия.
Однако потенциальное воздействие рентгеновских лучей на ископаемые с помощью микро-КТ никогда глубоко не изучалось. Используя стандартные настройки на типичном микро-КТ сканере, мы отсканировали несколько современных и ископаемых костей и зубов животных. Мы также измерили содержание коллагена в них до и после сканирования.
Результаты исследования
После сравнения наших измерений с несканированными образцами, взятыми из тех же образцов, мы обнаружили две вещи. Во-первых, радиоуглеродный возраст остался неизменным. Это означает, что микро-КТ сканирование не влияет на радиоуглеродное датирование. Это хорошая новость.
Плохая новость заключается в том, что мы наблюдали значительное снижение количества коллагена. Образцы, подвергнутые микро-КТ сканированию, содержали примерно на 35% меньше коллагена, чем образцы до сканирования. Это показывает, что микро-КТ-визуализация оказывает значительное влияние на ископаемые, содержащие следы коллагена.
Несмотря на то что микро-КТ не вызывает видимых повреждений ископаемых, мы утверждаем, что в этом контексте технику больше нельзя считать неразрушающей.
Микро-КТ-визуализация очень ценна в палеонтологии и палеоантропологии. Однако наши результаты показывают, что её следует использовать осторожно, чтобы минимизировать воздействие рентгеновских лучей на ископаемые. Существуют рекомендации, которые учёные могут использовать, чтобы минимизировать повреждения. Свободный обмен данными, чтобы избежать повторных сканирований одних и тех же образцов, также будет полезен.