Изотопы в зубах рассказали о теплоте их владельцев
Команда из Великобритании, США и Германии разработала уникальную методику определения температуру тела вымерших позвоночных. Для этого учёные предложили использовать анализ содержания изотопов кислорода и углерода в ископаемых останках.
Для тестирования пригодились зубы современных акул и слонов, а дальше исследователи углубились в прошлое.
Специалисты из пяти различных университетов отталкивались от того факта, что при формировании биоапатита в костях и зубной эмали наблюдается некоторое колебание связей изотопов. Если точнее, два тяжёлых изотопа – 13C и 18O – несколько чаще связываются друг с другом в карбонат-ионах кристаллической решётки в случае, когда температура снижается.
Чтобы более точно оценить степень этого «группирования», авторы растворяли образцы костной ткани в кислоте и потом исследовали на масс-спектрометре выделяющийся диоксид углерода.
Исследованные в нынешней работе зубы мамонта были найдены в отмеченных на карте точках: верхняя – территория современного Северного моря (тогда ещё незатопленная), нижняя – долина Rhine Graben (иллюстрация Robert A. Eagle et al./PNAS).
Начальное тестирование методики было проведено на образцах зубов современных животных, в том числе индийского слона (Elephas maximus indicus) и нильского крокодила (Crocodylus niloticus). Результат приятно удивил даже вполне оптимистично настроенных специалистов.
«Оказывается, с помощью новой технологии мы можем оценивать температуру тела животного, которому принадлежал зуб, с погрешностью всего в один или два градуса», – приводятся в пресс-релизе слова руководителя проекта Роберта Игла (Robert Eagle) из Калифорнийского технологического института.
Самыми древними из изученных образцов стали зубы доисторических родственников носорога и аллигатора (12 миллионов лет). Температура их тел была определена соответственно в 36,6 и 30,4 градуса (фото Jeff Gage).
Окрылённые удачей учёные перешли к экспериментам над зубами шерстистого мамонта (датируемым концом плейстоцена) и установили, что температура тела гиганта составляла порядка 38 градусов Цельсия. Это значение вполне согласуется с представлениями биологов о «функционировании» данного животного.
В скором времени авторы планируют приступить к кропотливому исследованию зубов и скорлупы яиц динозавров. Тут возможен новый поворот в определении тепло- или холоднокровности ужасных ящеров.
Также с помощью новой методики можно попробовать прояснить определённые тёмные моменты в эволюции птиц (потомков одной из линий дино), связанные с их переходом к теплокровности.
Из предыдущих попыток оценки температуры тела вымерших животных на нынешнюю разработку больше всего похожи проводившиеся измерения содержания 18О в костях динозавров.
Один из авторов исследования Ричард Хьюлберт (Richard Hulbert) бережно обрабатывает ископаемые образцы, предоставленные музеем естествознания Флориды (FMNH) (фото Jeff Gage).
Следует заметить, что такой метод a priori даёт менее надёжные результаты, поскольку насыщенность кислородом-18 костей напрямую зависит от его содержания в окружающем веществе.
«Узнать же точный изотопный состав крови вымершего животного нам никогда не удастся», – дополнительно поясняет Роберт Игл. Статья интернационального коллектива опубликована в PNAS.
Как считают разработчики нового метода, им в первую голову должны заинтересоваться палеоклиматологи. Температура тела рыб определяется температурой воды, в которой они живут, а это даёт возможность получить более красочную картину древних океанов.
Радиоактивные изотопы и их применение
