Gambar seorang ahli paleontologi dan anda mungkin membayangkan seseorang di padang pasir berbatu menggali tulang dinosaurus, atau membongkok di atas lempengan batu di makmal, perlahan-lahan menghancurkan lapisan sedimen purba untuk mendedahkan sisa-sisa fosil dari zaman dahulu.
Tetapi menurut satu kertas baru yang ditulis oleh ahli paleontologi Universiti Bristol, imej seorang saintis dinosaur yang berdisap dan berdebu adalah sangat tidak diketahui.
John Cunningham, penulis utama kertas, mengatakan kajian moden haiwan yang sudah pupus dipacu oleh teknologi pencitraan canggih, pemodelan 3D dan pembinaan semula maya dan pembedahan-memajukan pengetahuan kita terhadap haiwan kuno tetapi juga spesies lain yang lama dan baru.
Teknik pencitraan baru juga membolehkan fosil dihilangkan dari batu sekitar, menjimatkan bulan atau tahun kerja teliti; tulang maya yang dihasilkan dapat dengan mudah dikongsi dan dipelajari, atau bahkan dicetak.
Memandangkan begitu banyak industri lain, percetakan dan pemodelan 3D membantu ahli paleontologi mendapatkan pandangan yang lebih jelas di fosil daripada sebelumnya. Dengan model 3D, saintis dapat memanipulasi bahagian spesifik spesimen untuk kajian lanjut, menggantikan bahagian yang hilang dengan data dari bahagian lain tulang itu atau secara semula merekonstruksi tengkorak atau struktur kompleks lain yang telah diratakan atau sebaliknya diputarbelitkan semasa proses fosilisasi. Tisu lembut, seperti bahagian dalam otak, atau otot yang melekat pada mata yang dapat dilihat pada tulang, juga boleh direkabentuk.
Setelah model-model yang tepat dibuat, fosil-fosil boleh diuji dalam cara-cara baru, seperti menundukkan mereka kepada analisis biomekanikal, dengan cara yang sama jurutera struktur menguji jambatan dan bangunan sebelum dibina. Ini dapat memberitahu para saintis bagaimana haiwan yang boleh berjalan, apa yang dimakannya, berapa cepat ia boleh bergerak, dan apa gerakan yang tidak dapat dilakukan kerana batasan tulang dan ototnya.
Kemajuan pencitraan sinar-X dan mikroskop elektron, yang menggunakan rasuk elektron untuk mencipta imej spesimen, juga membolehkan para saintis mengamati tahap terperinci terperinci bukan sahaja ke batu-batu yang mengandungi fosil yang belum sepenuhnya didedahkan secara fizikal, tetapi di dalam badan haiwan fosil itu sendiri.
Satu pasukan di Jerman, misalnya, baru-baru ini mengumumkan bahawa mereka akan menemui burung paling awal yang diketahui untuk menanam tumbuhan kerana mereka dapat melihat dan membezakan pelbagai spesies bijir debunga dalam perut fosil berusia 47 juta tahun itu.
Walau bagaimanapun, dengan kejutan, Cunningham berkata terdapat kaedah yang lebih tepat untuk pengimejan. Tomch Synchrotron, yang menggunakan pemecut zarah untuk menghasilkan X-ray yang sangat cerah, menghasilkan imej yang tepat, bersih, kata Cunningham, menjadikan struktur kelihatan lebih kecil daripada seribu milimeter, atau satu seratus ketebalan bintang rambut manusia .
"Menggunakan tomografi synchrotron kita dapat menggambarkan struktur subcellular yang dipelihara termasuk nukleus yang mungkin, " kata Cunningham. "Ia juga mungkin untuk membubarkan struktur sedemikian sepenuhnya."
Imej ini menunjukkan bagaimana gambar-gambar fosil (kiri) dibina semula dengan alat digital (kanan). (University of Bristol) Data Big Dino Memindahkan data dari koleksi fosil yang besar dari rak spesimen berdebu dan ke dunia maya, walaupun, adalah isu lain sama sekali. Mark Norell, ketua bahagian paleontologi di Muzium Sejarah Alam Amerika, dan pasukannya telah menghabiskan sejumlah besar masa mendigitalkan fail mereka. "Kami mempunyai pengimbas di sini di tapak dan ia berjalan hampir 24 jam sehari, " katanya. Walaupun memakan waktu untuk mencipta, stok data digital fosil yang semakin berkembang pesat menawarkan peluang baru untuk kerjasama, bersama-sama dengan keupayaan untuk membandingkan berpuluh-puluh spesimen dari institusi di seluruh dunia.
Sebagai contoh, Norell berkata, salah seorang pelajarnya sahaja menyelesaikan disertasi yang melibatkan pembinaan semula ular hidup dan fosil di dalam telinga. Beliau termasuk kira-kira seratus spesimen, tetapi "sebenarnya hanya mengesan kira-kira separuh daripada itu, " kata Norell. "Yang lain adalah perkara yang telah diterbitkan oleh orang lain [supaya] imbasan mentah telah dimuat naik."
Tetapi walaupun kemajuan itu, Cunningham dan pasukannya mengatakan undang-undang lama yang mengikat hak cipta fosil kepada muzium, dan kekurangan infrastruktur elektronik berskala besar untuk menyimpan dan berkongsi data, memegang padang kembali dari kemajuan yang lebih pesat.
Sesetengah penyelidik juga tidak berminat untuk berkongsi data mereka sebagaimana mestinya, walaupun selepas diterbitkan, jika ada potensi untuk kajian lanjut dikebumikan dalam data, kata Cunningham. Banyak muzium yang hak cipta fosil mereka, yang menghalang perkongsian undang-undang, dan yang lain juga mengeksploitasi teknologi paleontologi canggih untuk keuntungan, katanya.
"Ada yang berwaspada terhadap akses yang luas kepada data digital kerana ia bermakna sesiapa sahaja yang mempunyai akses kepada pencetak 3D boleh mencetak model, " kata Cunningham - yang mungkin baik untuk para penggemar dan guru sains sekolah tinggi tetapi boleh menyerang garis bawah daripada institusi yang memiliki data.
Selain mengumpul data itu sendiri, cabaran besar untuk institusi adalah keupayaan untuk menyimpan, menyelenggara dan menyediakan sejumlah besar data yang kini dihasilkan oleh ahli paleontologi, kata Cunningham.
Di AS, bagaimanapun, Norell mengatakan ada beberapa repositori data - seperti Digimorph di University of Austin, MorphoBank di Stony Brook, atau Morphbank di Florida State University-tersedia kepada para penyelidik. Dia juga tidak fikir rintangan teknikal dan kewangan menyimpan dan berkongsi data semuanya sukar untuk diatasi.
"Saya bekerja dengan sekumpulan ahli astronomi di sini di muzium, dan jenis data yang mengalir dari instrumen mereka adalah seperti tiga magnitud magnitud yang lebih besar daripada jenis data yang kita dapat dari kajian tomografi, " kata Norell. "Jadi ini satu isu, tetapi ia bukan masalah."
Belajar Daripada Hidup
Kedua-dua pihak bersetuju bahawa salah satu isu utama yang dihadapi oleh bidang paleontologi adalah betapa sedikitnya kita tahu mengenai haiwan hidup moden.
Seperti yang diceritakan oleh Cunningham dan penulis lain dalam karya mereka, "... keterbatasan utama membaca rekod fosil sekarang terletak pada dasarnya, dan agak ironisnya, dengan keadaan pengetahuan yang kurang baik tentang anatomi biota hidup."
Norell juga menghadapi masalah ini. Makmalnya telah hampir membina semula otak dinosaur yang berkait rapat dengan burung. Tetapi apabila mereka mula mencari data perbandingan dalam haiwan moden, mereka tidak dapat mencari peta pengaktifan otak tunggal untuk burung yang hidup. Jadi, kolaboratorya di Makmal Kebangsaan Brookhaven terpaksa membina topi keledar PET scan kecil untuk burung, dan mengumpul data moden yang mereka perlukan untuk perbandingan mereka sendiri.
"Sebelum ini, kebanyakan paleontologi terutamanya dilatih sebagai ahli geologi, " kata Norell. "Sekarang ... kebanyakan kita menganggap diri kita ahli biologi yang bekerja pada fosil kadang-kadang."
