Chương 9 – chiếu xạ thực phẩm – part 4 nguồn chiếu xạ tia X (bức xạ hãm)
Hơn 400 triệu năm trước, một loài cá kỳ lạ, không xương đã bơi trong các đại dương thế giới. Loài cá này có bộ xương linh hoạt - một vật liệu kỳ lạ, giống như xương giống như xương ngày nay - đã bất chấp phân loại kể từ khi chủ sở hữu ban đầu của nó chết hàng triệu năm trước. Vào thứ ba, một nghiên cứu trong Sinh thái tự nhiên và tiến hóa báo cáo rằng cuối cùng chúng tôi đã tìm ra nó là gì. Nó là ví dụ cổ xưa nhất về xương trong toàn bộ hồ sơ hóa thạch.
Các vật liệu xương được nhìn thấy trong loài cá cổ đại này - một phần của một nhóm được gọi là heterostracans - được gọi là aspidin, các tác giả kết luận. Tài liệu này, tác giả nghiên cứu Joseph Keat, Tiến sĩ, nhà cổ sinh vật học tại Đại học Manchester, giải thích gần như không thể mô tả được vì nó không giống với bất kỳ loại nào trong bốn loại mô - xương, sụn, răng cưa và men răng - tạo nên xương và răng ngày nay. Khi các nhà sinh vật học trước đây kiểm tra hóa thạch aspidin dưới kính hiển vi, họ đã bối rối để tìm ra cấu trúc phân nhánh chéo.
Các loại xương mà chúng ta biết ngày nay không có xương chéo dưới kính hiển vi, do đó, rất khó để biết liệu aspidin có thực sự là xương hay không. Keat Trong 160 năm, các nhà khoa học đã tự hỏi liệu aspidin có phải là giai đoạn chuyển tiếp trong quá trình tiến hóa của các mô khoáng hóa hay không, Keat nói. Nhưng nhóm nghiên cứu của ông, các tia X chi tiết về hóa thạch dị thể cho thấy bằng chứng cho thấy chúng có thể đại diện cho một giai đoạn tiến hóa xương rất quan trọng: lần đầu tiên.
Một thành phần chính của xương là một ma trận hữu cơ, các protein như collagen, kết hợp với nhau để tạo thành một giàn giáo mà các khoáng chất có thể gắn vào, làm cho mô xốp trở nên cứng hơn. Điều quan trọng là, trong các xương mà chúng ta đã từng sử dụng, ma trận này thường được cấu trúc trong các ống tuyến tính, được cho là cần thiết để xương khoáng hóa.
Do cấu trúc dường như bị cắt chéo của aspidin, các nhà nghiên cứu trước đây đã kết luận rằng nó không thể có các thành phần khoáng chất của ma trận. Nói cách khác, mặc dù trông rất giống xương, nhưng có lẽ không phải - có lẽ chỉ là tiền thân tiến hóa của xương khoáng hóa.
Mặc dù vậy, Keat đã quyết định xem xét kỹ hơn về aspidin. Ông đã dành hơn 100 giờ để quét các hóa thạch của bộ xương dị thể, sử dụng một kỹ thuật gọi là chụp cắt lớp synchrotron, sử dụng một loại tia X mạnh đến nỗi nó cần một máy gia tốc hạt để hoạt động. Keat đã tìm thấy máy gia tốc hạt của mình tại Viện Paul Scherrer ở Thụy Sĩ, nơi ông đã sử dụng các tia sáng chất lượng cao này để xây dựng mô hình ba chiều của các bộ xương aspidin này.
Nhìn kỹ hơn bao giờ hết, Keat phát hiện ra rằng sự vượt qua khó khăn trong quá khứ đã biến mất. Tôi thấy rằng các ống này là tuyến tính nghiêm ngặt, không có bất kỳ loại phân nhánh nào, anh ấy đã viết trong một bài đăng trên blog trong Thiên nhiên. Những hình ảnh từ các nghiên cứu trước đây dường như là kết quả của việc phân chia 2 chiều thông qua các ống bị rối và chồng chéo, tạo ra sự phân nhánh.
Mô hình 3D tiết lộ rằng các ống thực sự là tuyến tính nhưng xuất hiện xếp chồng lên nhau theo các hướng chéo ngẫu nhiên. Trong nhiều thập kỷ, ông nhận ra, khi các nhà nghiên cứu nhìn vào các ống trên tia X hai chiều, chúng dường như bị làm phẳng, tạo thành một mô hình phân nhánh có nghĩa là cấu trúc thực sự của chúng. Điều quan trọng, các tác giả chỉ ra, những ống này chứa collagen, protein giàn giáo góp phần khoáng hóa.
Chúng tôi chỉ ra rằng các không gian thể hiện một hình thái tuyến tính, do các tác giả viết. Thay vào đó, những không gian này đại diện cho các bó sợi collagen nội tại tạo thành một giàn giáo về loại khoáng chất nào được lắng đọng. Do đó, Aspidin là xương da dạng nang.
Sự khác biệt nhỏ bé này đã gây ra hậu quả đáng kinh ngạc khi nhận ra khi bộ xương khoáng hóa, giống như những gì nhìn thấy ở người, lần đầu tiên tiến hóa. Bằng cách đơn giản chỉ ra rằng những con cá này đã có bộ xương khoáng hóa, nhóm này đã thiết lập lại ngày đó vài triệu năm:
Những phát hiện này thay đổi quan điểm của chúng tôi về sự tiến hóa của bộ xương, ông kết luận Phil Donoghue, tiến sĩ, đồng tác giả và nhà cổ sinh vật học của Đại học Bristol. Trên thực tế, chúng tôi cho thấy rằng trên thực tế, đây là một loại xương và tất cả các mô này phải phát triển hàng triệu năm trước đó.