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कैसे प्राचीन जीवाश्मों के लिए नई तकनीक हम जानवरों को समझने के तरीके को बदल सकते हैं

एक जीवाश्म विज्ञानी की तस्वीर और आप शायद किसी चट्टानी रेगिस्तान में किसी को डायनासोर की हड्डियों को खोदने की कल्पना करते हैं, या एक प्रयोगशाला में चट्टान के एक स्लैब के ऊपर कूबड़ करते हैं, धीरे-धीरे प्राचीन तलछट परतों को काटते हुए एक उपकला युग के जीवाश्म अवशेषों को प्रकट करते हैं।

लेकिन यूनिवर्सिटी ऑफ ब्रिस्टल पेलियोन्टोलॉजिस्ट्स द्वारा लिखे गए एक नए पेपर के अनुसार, एकान्त, धूल वाले डायनासोर वैज्ञानिकों की छवि पुरानी है।

कागज के प्रमुख लेखक जॉन कनिंघम का कहना है कि विलुप्त जानवरों के आधुनिक अध्ययन को अत्याधुनिक इमेजिंग तकनीक, 3 डी मॉडलिंग और आभासी पुनर्निर्माण और विच्छेदन द्वारा संचालित किया जा रहा है - जो प्राचीन जानवरों के हमारे ज्ञान को आगे बढ़ाता है, लेकिन अन्य प्रजातियों के पुराने और नए भी।

नई इमेजिंग तकनीक भी जीवाश्मों को आसपास की चट्टान से हटाने की अनुमति दे रही है, जो महीनों या वर्षों तक सावधानीपूर्वक काम करती है; परिणामी आभासी हड्डियों को आसानी से साझा और अध्ययन किया जा सकता है, या यहां तक ​​कि मुद्रित भी किया जा सकता है।

जैसा कि कई अन्य उद्योगों के साथ है, 3 डी प्रिंटिंग और मॉडलिंग जीवाश्म विज्ञानियों को जीवाश्मों को पहले से कहीं अधिक स्पष्ट रूप से देखने में मदद कर रहा है। 3 डी मॉडल के साथ, वैज्ञानिक आगे के अध्ययन के लिए नमूने के विशिष्ट भागों में हेरफेर कर सकते हैं, लापता हड्डियों को उस हड्डी के दूसरे हिस्से से डेटा के साथ बदल सकते हैं या खोपड़ी या अन्य जटिल संरचनाओं का पुनर्निर्माण कर सकते हैं जो जीवाश्म प्रक्रिया के दौरान चपटा या अन्यथा विकृत हो गए हैं। नरम ऊतक, जैसे कि मस्तिष्क के मामले के अंदर, या मांसपेशियां जो हड्डियों पर विचारशील बिंदुओं को जोड़ते हैं, उन्हें भी वस्तुतः पुनर्निर्माण किया जा सकता है।

एक बार जब ये सटीक मॉडल बन जाते हैं, तो जीवाश्मों का परीक्षण नए तरीकों से किया जा सकता है, जैसे कि उन्हें जैव-रासायनिक विश्लेषण के अधीन करना, उसी तरह संरचनात्मक इंजीनियर पुलों और इमारतों का निर्माण करने से पहले उनका परीक्षण करते हैं। यह वैज्ञानिकों को बता सकता है कि किसी दिए गए जानवर को कैसे चलाया जा सकता है, यह क्या खाया, कितनी तेजी से आगे बढ़ सकता है, और इसकी हड्डियों और मांसपेशियों की सीमाओं के कारण यह किस तरह के आंदोलनों को नहीं कर सकता है

एक्स-रे इमेजिंग और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में अग्रिम, जो एक नमूने की छवि बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों के बीम का उपयोग करता है, वैज्ञानिकों को विस्तार से आश्चर्यजनक स्तर के साथ न केवल जीवाश्म युक्त चट्टानों में सहकर्मी की अनुमति दे रहा है, जिन्हें अभी तक पूरी तरह से उजागर नहीं किया गया है लेकिन जीवाश्म जानवरों के शरीर के अंदर

उदाहरण के लिए, जर्मनी में एक टीम ने हाल ही में घोषणा की कि उन्होंने पौधों को परागण के लिए सबसे पहले ज्ञात पक्षी की खोज की है क्योंकि वे 47 मिलियन वर्ष पुराने जीवाश्म के पेट में पराग कणों की कई प्रजातियों को देखने और भेद करने में सक्षम थे।

आश्चर्यजनक रूप से, हालांकि, कनिंघम का कहना है कि इमेजिंग के लिए और भी सटीक तरीके हैं। सिंक्रोट्रॉन टोमोग्राफी, जो बहुत तेज एक्स-रे का उत्पादन करने के लिए एक कण त्वरक का उपयोग करती है, सटीक, स्वच्छ छवियों में परिणाम, कनिंघम का कहना है, दृश्य संरचनाओं को एक मिलीमीटर के एक हजारवें हिस्से से छोटा बना देता है, या एक-सौवें मानव बाल के एक तारों की मोटाई। ।

कनिंघम कहते हैं, '' सिंक्रोट्रॉन टोमोग्राफी के इस्तेमाल से हम संभावित न्यूक्लियर सहित संरक्षित सबसेल्यूलर संरचनाओं की कल्पना कर पाए हैं। '' "ऐसी संरचनाओं को पूरी तरह से अलग करना भी संभव है।"

यह छवि दिखाती है कि कैसे डिजिटल उपकरण (दाएं) के साथ एक जीवाश्म (बाएं) की तस्वीरें फिर से बनाई गईं। यह छवि दिखाती है कि कैसे डिजिटल उपकरण (दाएं) के साथ एक जीवाश्म (बाएं) की तस्वीरें फिर से बनाई गईं। (ब्रिस्टल विश्वविद्यालय) बिग डिनो डेटा धूल के नमूने की अलमारियों और आभासी दुनिया में बड़े पैमाने पर जीवाश्म संग्रह से डेटा ले जा रहा है, हालांकि, पूरी तरह से एक और मुद्दा है। मार्क नोरेल, अमेरिकन म्यूजियम ऑफ नेचुरल हिस्ट्री में पेलियोन्टोलॉजी डिवीजन के चेयरमैन और उनकी टीम ने अपनी फाइलों को डिजिटाइज़ करने में काफी समय खर्च किया है। "हमारे पास साइट पर एक स्कैनर है और यह लगभग 24 घंटे चल रहा है, " वे कहते हैं।

बनाने के लिए समय लेने वाली, डिजिटल जीवाश्म डेटा के तेजी से बढ़ते स्टॉकपाइल सहयोग के लिए नए अवसरों की पेशकश कर रहा है, साथ ही दुनिया भर के संस्थानों से दर्जनों नमूनों की तुलना करने की क्षमता भी प्रदान करता है।

उदाहरण के लिए, नॉरेल कहते हैं, उनके छात्रों में से एक ने एक शोध प्रबंध पूरा किया जिसमें जीवित और जीवाश्म साँपों के आंतरिक-कान पुनर्निर्माण शामिल थे। नॉरेल कहती हैं, "उन्होंने लगभग सौ नमूनों को शामिल किया, लेकिन वास्तव में इसका केवल आधा हिस्सा स्कैन किया गया था। अन्य लोग ऐसी चीजें थे जिन्हें अन्य लोगों ने पहले ही प्रकाशित कर दिया था।"

लेकिन प्रगति के बावजूद कनिंघम और उनकी टीम ने पुराने कानूनों का कहना है कि जीवाश्म कॉपीराइट को संग्रहालयों और डेटा को स्टोर करने और साझा करने के लिए बड़े पैमाने पर इलेक्ट्रॉनिक बुनियादी ढाँचे की कमी है, जो क्षेत्र को अधिक तेजी से आगे बढ़ा रहा है।

कुछ शोधकर्ता भी अपने डेटा को साझा करने के लिए उत्सुक नहीं हैं, क्योंकि उन्हें प्रकाशन के बाद भी होना चाहिए, यदि डेटा में आगे के अध्ययन के लिए संभावित है, कनिंघम कहते हैं। कई संग्रहालयों ने अपने जीवाश्मों को कॉपीराइट किया, जो कानूनी साझेदारी को रोकता है, और अन्य लोग लाभ के लिए अत्याधुनिक पैलियंटोलॉजी तकनीक का भी उपयोग कर रहे हैं, वे कहते हैं।

कनिंघम कहते हैं, "कुछ लोग डिजिटल डेटा की व्यापक पहुंच से सावधान हैं क्योंकि इसका मतलब होगा कि 3 डी प्रिंटर तक पहुंच रखने वाला कोई भी मॉडल प्रिंट करना शुरू कर सकता है, " उस संस्थान का जो डेटा का मालिक है।

कनिंघम कहते हैं कि डेटा इकट्ठा करने से परे, संस्थानों के लिए एक बड़ी चुनौती जीवाश्म विज्ञानियों द्वारा उत्पन्न की जा रही बड़ी मात्रा में डेटा को स्टोर करने, बनाए रखने और उपलब्ध कराने की क्षमता है।

हालांकि, अमेरिका में, नॉरेल कहते हैं कि कई डेटा रिपॉजिटरी हैं- जैसे ऑस्टिन विश्वविद्यालय में डिजीमॉर्फ, स्टोनी ब्रुक में मॉर्फोबैंक, या फ्लोरिडा स्टेट यूनिवर्सिटी में मॉर्फबैंक-शोधकर्ताओं के लिए उपलब्ध हैं। उन्होंने यह भी नहीं सोचा कि भंडारण और डेटा साझा करने की तकनीकी और वित्तीय बाधाएं दूर करने के लिए सभी मुश्किल हैं।

"मैं संग्रहालय में खगोलविदों के एक झुंड के साथ काम करता हूं, और जिस प्रकार के डेटा उनके उपकरणों से प्रवाहित होते हैं, वह टोमोग्राफी अध्ययनों से प्राप्त डेटा के प्रकार की तुलना में बड़े परिमाण के तीन आदेशों की तरह है, " नॉरेल कहते हैं। "तो यह एक मुद्दा है, लेकिन यह कोई समस्या नहीं है।"

लिविंग से सीखना

हालाँकि, दोनों सहमत हैं, कि एक प्रमुख मुद्दा अब जीवाश्म विज्ञान के क्षेत्र का सामना करना पड़ रहा है, हम आधुनिक, जीवित जानवरों के बारे में आश्चर्यजनक रूप से बहुत कम जानते हैं।

जैसा कि कनिंघम और अन्य लेखक अपने पेपर में बताते हैं, "... जीवाश्म रिकॉर्ड पढ़ने की सबसे बड़ी सीमाएं अब मुख्य रूप से और कुछ विडंबना यह है कि, जीवित जीव के शरीर रचना विज्ञान के ज्ञान की खराब स्थिति के साथ।"

नॉरेल इस मुद्दे में भी भाग गया है। उनकी प्रयोगशाला में लगभग डायनासोरों के दिमाग का पुनर्निर्माण किया गया है जो पक्षियों से निकटता से संबंधित हैं। लेकिन जब उन्होंने आधुनिक जानवरों में तुलनात्मक डेटा खोजना शुरू किया, तो उन्हें एक जीवित पक्षी के लिए एक भी मस्तिष्क सक्रियण मानचित्र नहीं मिला। इसलिए ब्रुकहवेन नेशनल लेबोरेटरी में उनके सहयोगियों को पक्षियों के लिए एक छोटा पीईटी स्कैन हेलमेट बनाना था, और उन्हें अपनी प्राचीन तुलना के लिए आवश्यक आधुनिक डेटा एकत्र करना था।

"इससे पहले, ज्यादातर जीवाश्म विज्ञानी मुख्य रूप से भूवैज्ञानिकों के रूप में प्रशिक्षित थे, " नॉरेल कहते हैं। "अब ... हम में से ज्यादातर खुद को जीवविज्ञानी मानते हैं जो कभी-कभी जीवाश्मों पर काम करते हैं।"

कैसे प्राचीन जीवाश्मों के लिए नई तकनीक हम जानवरों को समझने के तरीके को बदल सकते हैं