लंबे समय से अप्रासंगिक मृत चीजों के एक समूह के अध्ययन के रूप में माना जाता है, अब हम जीवाश्म विज्ञान, विलुप्त जीवन के विज्ञान में एक आमूल-चूल परिवर्तन देख रहे हैं।
लेकिन बड़े डेटा का विश्लेषण करने के लिए सांख्यिकीय तरीकों का उपयोग, और उनके सूक्ष्म सूक्ष्म संरचनाओं को प्रकट करने के लिए जीवाश्मों की नियमित सीटी स्कैनिंग ने अनुसंधान के पूरी तरह से नए क्षेत्र खोल दिए हैं, जिसमें स्तनधारी आधुनिक दुनिया के गर्म खून वाले दूध देने वाले कैसे बन गए हैं।
नई तकनीकों और बिग-डेटा प्रोसेसिंग के लिए धन्यवाद, विलुप्त जीवन का ज्ञान उन सीमाओं से फैल गया है जहां पहले कलम, कागज और एक गहरी नजर ने इसे सीमित कर दिया था। वे जानवरों की उत्पत्ति को प्रकट करते हैं जो हमारे ग्रह को परिभाषित करते हैं, दवा से लेकर संरक्षण और जलवायु परिवर्तन शमन तक हर चीज में उपयोग किए जाने वाले परिणाम प्रदान करते हैं।
इनमें से कई तरीके यूके से जीवाश्मों पर तैनात किए जा रहे हैं – जैसे कि मैं आइल ऑफ स्काई से काम करता हूं – हमारे अपने वंश सहित प्रमुख जीवित समूहों के विकास की हमारी समझ में थोक संशोधन में योगदान देता है।
एक्स-रे सीटी स्कैनिंग (कंप्यूटेड टोमोग्राफी) का उपयोग करना आधुनिक पैलियोन्टोलॉजी का एक सर्वव्यापी हिस्सा है। यह कशेरुक जानवरों के लिए विशेष रूप से सच है, लेकिन इसका उपयोग अकशेरुकी, पौधों और स्वयं चट्टानों के अध्ययन के लिए किया जा सकता है।
मैनुअल थिन-सेक्शन विज्ञान में एक लंबे समय से स्थापित विश्लेषणात्मक उपकरण हैं, जो सामग्री को इतनी बारीक काटकर उत्पन्न करते हैं कि प्रकाश उनके माध्यम से पारित किया जा सके। CT द्वारा प्रदान किया जाने वाला लाभ जीवाश्मों की संरचना को बिना नुकसान पहुंचाए निरीक्षण करने का अवसर प्रदान करता है।
जीवाश्म विज्ञान के बारे में और पढ़ें:
सीटी स्कैन रेडियोडेंसिटी के सिद्धांत पर काम करता है: इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम के हिस्से दूसरों की तुलना में कुछ सामग्रियों से अधिक आसानी से गुजरते हैं। सामग्री जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण को उनके माध्यम से गुजरने की अनुमति नहीं देती है, वे रेडियोडेंस हैं, जो करते हैं वे रेडिओल्यूसेंट हैं।
हम में से अधिकांश के लिए, सीटी के साथ हमारी पहली और शायद एकमात्र मुठभेड़ चिकित्सा है। उदाहरण के लिए, टूटी हुई हड्डी की पारंपरिक एक्स-रे छवि में, आप हड्डी को एक सपाट, द्वि-आयामी प्रक्षेपण के रूप में देखते हैं। यह अत्यंत उपयोगी है, लेकिन केवल इतना ही बता सकता है। सीटी स्कैन कई अलग-अलग अनुमानों को कैप्चर करके तीन आयामी छवि प्राप्त करता है, जैसे विभिन्न कोणों से तस्वीरें, फिर एक्स, वाई और जेड अक्ष में पूरी वस्तु को डिजिटल रूप से पुनर्निर्माण करने के लिए एल्गोरिदम लागू करना।
1971 में पहले सीटी स्कैन में 180 अलग-अलग छवियां ली गईं, जिनमें से प्रत्येक में पांच मिनट का समय लगा और पुनर्निर्माण में ढाई घंटे लगे। इन दिनों अधिकांश सीटी स्कैन जीवाश्म विज्ञानियों को पूरा होने में एक घंटे से भी कम समय लगता है – कभी-कभी केवल मिनट। यह स्कैन की जा रही सामग्री के आकार और प्रकृति के आधार पर भिन्न होता है।
स्कैनर्स अब इतने सामान्य हो गए हैं कि यह एक अपेक्षाकृत सीधा, सस्ता तरीका है, जो विज्ञान में उपयोग के लिए जीवाश्म शरीर रचना के शानदार डिजिटल एनीमेशन के साथ-साथ सार्वजनिक आउटरीच की अनुमति देता है।
वैज्ञानिक खंड पर एक नया बच्चा है, जो पैलियोन्टोलॉजिस्ट्स टूलकिट के हिस्से के रूप में तेजी से कार्यरत है। इसे सिंक्रोट्रॉन स्कैनिंग कहते हैं।
सिंक्रोट्रॉन स्कैनिंग सीटी को अधिकतम, विज़ुअलाइज़ेशन के सुपर हीरो तक ले जाया जाता है। जिन सामग्रियों में पारंपरिक सीटी का उपयोग करके अंतर करना मुश्किल है, उन्हें सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे की तीव्रता के लिए अधिक आसानी से पहचाना जा सकता है, जो सामग्री से गुजरने और तेजी से परिणाम देने में बेहतर हैं। इन एक्स-रे को प्रकाश की गति के निकट ज़ूम करने वाले इलेक्ट्रॉनों से छील दिया गया है, चुंबक का उपयोग करके उन्हें बीमलाइन नामक ट्यूबों को निर्देशित करने के लिए, जहां उन्होंने अपना लक्ष्य मारा: जीवाश्म नमूना।
स्कैनिंग के इस रूप का उपयोग एंजाइमों की संरचना को समझने से लेकर यह पता लगाने तक हर चीज के लिए किया जा रहा है कि रिफ्रोजन आइसक्रीम का स्वाद खराब क्यों है (यह बर्फ के क्रिस्टल का आकार है)। सिंक्रोट्रॉन जीवाश्म जीवों पर अभूतपूर्व नया डेटा भी प्रदान कर रहा है, जिसमें मेरे द्वारा अध्ययन किए जाने वाले स्तनधारी भी शामिल हैं।
अपनी पीएचडी के दौरान, मैंने 1970 के दशक में स्कॉटलैंड के आइल ऑफ स्काई पर पाए गए जुरासिक स्तनधारियों के कंकालों पर काम करना शुरू किया। असाधारण रूप से दुर्लभ होने के बावजूद, उनका पहले अध्ययन नहीं किया गया था, एक संग्रहालय भंडारण बॉक्स में 40 से अधिक वर्षों तक शेष रहे। मेरा पहला काम उनकी छोटी हड्डियों के स्कैन प्राप्त करना था। ये जानवर जीवन में केवल हथेली की लंबाई के थे, और उनके माचिस की तीली के कंकाल अभी भी कठोर चूना पत्थर में बंद हैं, जिन्हें पारंपरिक तकनीकों का उपयोग करके आसानी से हटाया नहीं जा सकता है, जैसे कि चट्टान को एसिड में घोलना।
लेकिन स्कॉटलैंड और इंग्लैंड के संस्थानों में नियमित सीटी का उपयोग करके तीन स्कैनिंग प्रयास विफल होने के बाद, मेरे पास विकल्पों से बाहर हो रहा था। जीवाश्म वाले ब्लॉक बहुत बड़े थे, और वे स्कैनर इतने शक्तिशाली नहीं थे कि उन्हें भेद सकें। विस्तृत छवियों के बिना मैं कंकालों का पुनर्निर्माण करने या उनकी छोटी शारीरिक रचना का अध्ययन करने में सक्षम नहीं होता।
अंत में, मैं इन जीवाश्मों को ले गया यूरोपीय सिंक्रोट्रॉन विकिरण सुविधा ग्रेनोबल में, जहां मैंने सफल स्कैन प्राप्त करने के लिए एक विशेषज्ञ के साथ काम किया। भविष्य की तकनीक के बावजूद, हमने स्काई जीवाश्मों को स्टायरोफोम बक्से के टुकड़ों से बने पालने में रखा, उन्हें चिपचिपा टेप से सुरक्षित किया और उन्हें दो तरफा चिपचिपा टेप के बिस्तर पर स्कैनिंग प्लेटफॉर्म पर चिपका दिया। यह ऐसा था जैसे ब्लू पीटर भौतिकी करता है। नमूने के पीछे एक डिटेक्टर पैनल ने एक्स-रे द्वारा डाली गई छाया के पैटर्न को एकत्र किया, क्योंकि वे एक साथ बुना हुआ कंप्यूटर पर भेज रहे थे।
इस तरह हमने उन्हें अंदर और बाहर तीन आयामों में चित्रित किया। रिज़ॉल्यूशन में छह माइक्रोन पर सबसे महत्वपूर्ण जीवाश्म को स्कैन करने में 10 घंटे लगे – यह एक मिलीमीटर का छह-हजारवां हिस्सा है, जो काम करने के लिए पर्याप्त से अधिक है।
जीवाश्मों के बारे में और पढ़ें:
सिंक्रोट्रॉन सफल होता है जहां पारंपरिक सीटी विफल हो जाती है, पुरापाषाण दिवस की बचत होती है, लेकिन हम अपने द्वारा उत्पादित डेटा के साथ क्या करते हैं? स्कैन डेटा के लिए सबसे स्पष्ट उपयोग कंकाल और अन्य संरचनाओं का सरल पुनर्निर्माण है।
2018 में, मैंने जीवाश्म स्तनपायी कान की हड्डी, या पेट्रोसाल की जांच करने के लिए सीटी डेटा का उपयोग किया, जो कि मसूर से छोटा था। स्तनपायी विकास में कान की हड्डियाँ महत्वपूर्ण होती हैं क्योंकि उनमें सुनने की क्षमता की एक असाधारण श्रेणी होती है; चमगादड़ के उच्चतम इकोलोकेशन से, हाथियों और ब्लू व्हेल के गहरे पेट-रंबल तक। यह समझने के लिए कि यह ऑडियो रेंज कैसे विकसित हुई, हमें समय के साथ कान की संरचनाओं को देखने की जरूरत है।
मैं न केवल इस जुरासिक कान की हड्डी का पुनर्निर्माण करने में सक्षम था, बल्कि तंत्रिकाओं और रक्त वाहिकाओं के रास्ते का पता लगाने में सक्षम था। इससे पता चला कि 166 मिलियन वर्ष पहले रहने वाले एक जानवर के कामकाजी कान में कोमल ऊतक कैसे काम करते थे, जो विकासात्मक पहेली का एक और टुकड़ा प्रदान करता है।
सिंक्रोट्रॉन स्कैनिंग द्वारा प्रकट किए गए अपमानजनक विवरण का अर्थ है कि हम पुराने दांतों और हड्डियों में अभी भी गहराई से देख सकते हैं। संकल्प अधिक है, और यह शोधकर्ताओं को लुभावनी विस्तार से छोटी वस्तुओं की जांच करने की अनुमति देता है।
पिछले कुछ वर्षों में मेरे सहयोगी एलिस न्यूहैम एक टीम के साथ काम कर रहा है प्राचीन स्तनधारियों के दांतों में वृद्धि के छल्ले की जांच यह पता लगाने के लिए कि वे कितने समय तक जीवित रहे। सीमेंटम नामक पदार्थ से बनने वाले ये छल्ले, पेड़ के तने की तरह ही सालाना विकास और समाप्ति के पैटर्न में खनिज होते हैं। पुरातत्वविदों द्वारा प्राचीन मनुष्यों का अध्ययन करने के लिए उनका उपयोग किया गया है, लेकिन न्यूहैम और उनकी टीम ने उन्हें पहले स्तनधारियों में गिना – जैसे जानवर मॉर्गनुकोडोन, वेल्स के लेट ट्राइसिक से एक चूहे के आकार का पूर्वज।
न्यूहैम्स की टीम ने पाया कि सबसे पुराने स्तनधारी एक दशक से अधिक समय तक जीवित रहे, जिससे वे छोटे स्तनपायी मानकों के अनुसार वास्तविक पूर्वज बन गए। थोड़ा मॉर्गनुकोडोन अपनी 14वीं जन्मदिन की पार्टी मना सकता था, जो समान अनुपात के अधिकांश आधुनिक स्तनधारियों के लिए एक अविश्वसनीय मील का पत्थर था। केवल आधुनिक वंश के पहले सदस्यों में ही जीवनकाल काफी कम होकर कुछ वर्षों तक रह गया था।
यह खोज एक बड़े विकासवादी परिवर्तन के समय का संकेत दे सकती है। पहले स्तनधारियों ने शायद अभी भी अंडे दिए थे, और उनके लंबे जीवनकाल से पता चलता है कि वे अधिक धीरे-धीरे बढ़ते हैं और आज के अधिकांश स्तनधारियों की तुलना में थोड़ा कम शरीर का तापमान बनाए रखते हैं।
जुरासिक में जीवनकाल का छोटा होना चयापचय में वृद्धि और शरीर के तापमान को आराम से जोड़ा जा सकता है; ‘गर्म-खून’ बन रहा है। न्यूहैम और मैं अब स्कॉटलैंड के जीवाश्मों पर इस तकनीक का उपयोग कर रहे हैं, यह देखने के लिए कि वे अपने छोटे-छोटे gnasers में क्या रहस्य रख सकते हैं।
तो, अगर आपके पास अभी भी वह है इंडियाना जोन्स या जुरासिक पार्क आपके दिमाग में एक जीवाश्म विज्ञानी की तस्वीर, आप अधिक गलत नहीं हो सकते।
चाबुक और बंदूकें भूल जाइए, असली जीवाश्म विज्ञानी अपने साथ जो ले जाते हैं वह उनका लैपटॉप है। उन्हें कभी-कभार फील्डवर्क के लिए एक टोपी की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन अधिकांश एक आरामदेह कार्यालय की कुर्सी में बेहतर निवेश करेंगे क्योंकि वे अपने जीवन का अधिकांश हिस्सा एक उच्च-स्तरीय कंप्यूटर के सामने टैप कर रहे होंगे। वे कोड टाइप करते हैं जैसे हम में से अधिकांश टेक्स्ट संदेश लिखते हैं, और सीटी स्कैन प्राप्त करते हैं जैसे आम लोग टेकअवे कॉफी लेते हैं।
इस लेख को डॉ एल्सा पैन्सिरोली की नई किताब के पाठ से रूपांतरित किया गया है, हमारे सामने जानवर: स्तनपायी उत्पत्ति और विकास की अनकही कहानी (£ 20, ब्लूम्सबरी सिग्मा)।
