X-paprsky se objeví odhalit fosilní záznam je nejvíce starověká kost

Před více než 400 miliony let plavala ve světových oceánech podivná ryba. Tato ryba měla ohebnou kostru - podivný, kostovitý materiál, který nebyl jako dnešní kost - který se vzpíral kategorizaci, protože její původní majitel zemřel před miliony let. V úterý studovala Ekologie přírody a evoluce uvádí, že jsme konečně zjistili, co to je. Je to nejstarší příklad kosti v celém fosilním záznamu.

Kosterní materiál viděný v této starověké rybě - část skupiny zvané heterostracans - se nazývá aspidin, autoři závěru. Tento materiál, vysvětluje autor studie Joseph Keating, Ph.D., paleobiolog na University of Manchester, je téměř nemožné charakterizovat, protože se nepodobá žádnému ze čtyř typů tkání - kosti, chrupavky, dentinu a skloviny - které tvoří dnešní kosti a zuby. Když biologové dříve zkoumali fosílie fosforu aspidinu pod mikroskopem, byli zmateni, aby našli křížovou strukturu větvení.

Typy kostí, které dnes známe, se pod mikroskopem nekříží, takže bylo těžké zjistit, zda byl aspidin skutečně kost. „Již 160 let se vědci zajímali, zda je aspidin přechodným stadiem vývoje mineralizovaných tkání,“ říká Keating. Podrobné rentgenové snímky heterostracanských zkamenělin jeho týmu ukázaly, že pravděpodobně představují velmi důležitou fázi vývoje kostí: úplně první.

Hlavní složkou kosti je „organická matrice“ bílkovin, jako je kolagen, které se spojují, aby vytvořily skelet, ke kterému se mohou minerály připojit, čímž se otáčí jinak houbovitá tkáň. V kostech, na které jsme zvyklí, je tato matice obvykle strukturována do trubek, které jsou lineární, který je považován za nezbytný pro mineralizaci kosti.

Vzhledem ke zdánlivě zkřížené struktuře aspidinu dospěli vědci k závěru, že tyto minerální složky matrice nemají. Jinými slovy, ačkoli to vypadalo hodně jako kost, pravděpodobně to nebylo - pravděpodobně evoluční předchůdce mineralizované kosti.

Keating se však rozhodl podívat se na aspidin ještě blíže. Strávil více než 100 hodin skenováním fosilních pozůstatků koster heterostracanů pomocí techniky nazvané synchrotronová tomografie, která používá typ rentgenového záření tak silného, ​​že vyžaduje urychlovač částic. Keating našel svůj urychlovač částic na Institutu Paula Scherrera ve Švýcarsku, kde tyto vysoce kvalitní xrays použil k vytvoření trojrozměrného modelu těchto koster aspidinu.

Když se Keating díval blíže než kdy jindy, zjistil, že křižovatka, která byla v minulosti tak zmatená, zmizela. "Zjistil jsem, že tyto trubice byly přísně lineární, postrádající jakýkoliv druh větvení," napsal v blogu v Příroda. „Obrazy z předchozích studií se zdají být výsledkem 2-rozměrného řezu přes zamotané a překrývající se trubky, což dává vzhled větvení.“

3D model odhalil, že trubice jsou ve skutečnosti lineární, ale naskládané na sebe v náhodném křížení. Po celá desetiletí si uvědomil, jak se vědci dívali na trubice na dvojrozměrných rentgenových paprscích, a zdálo se, že jsou zploštěni a tvoří větvící vzor, ​​který neindikuje jejich skutečnou strukturu. Důležité je, že autoři poukazují na to, že tyto zkumavky uchovávají kolagen, lešení, které přispívá k mineralizaci.

„Ukazujeme, že prostory vykazují lineární morfologii,“ píšou autoři. „Místo toho tyto prostory představují vnitřní svazky kolagenu, které tvoří lešení, na kterém byl uložen minerál. Aspidin je tedy acelulární dermální kost. “

Tato drobná diferenciace má ohromující následky, když přijde na to, kdy se mineralizované kostry, jako ty, které jsou vidět u lidí, poprvé vyvinuly. Tím, že jednoduše ukázal, že tyto ryby měly mineralizované kostry, tento tým stanovil, že se datuje několik milionů let:

„Tato zjištění mění náš pohled na vývoj kostry,“ uzavírá Phil Donoghue, Ph.D., spoluautor a paleobiolog z University of Bristol. „Ukazujeme, že je to vlastně typ kosti a že všechny tyto tkáně se musely vyvinout o miliony let dříve.“