Imagine a un paleontólogo y probablemente imagine a alguien en un desierto rocoso desenterrando huesos de dinosaurios, o encorvado sobre una losa de roca en un laboratorio, quitando lentamente capas de sedimentos antiguos para revelar los restos fosilizados de una época pasada.
Pero según un nuevo documento escrito por los paleontólogos de la Universidad de Bristol, esa imagen de científicos de dinosaurios solitarios y polvorientos está muy desactualizada.
John Cunningham, autor principal del artículo, dice que el estudio moderno de animales extintos está siendo impulsado por la tecnología de imagen de vanguardia, el modelado 3D y la reconstrucción y disección virtuales, lo que avanza nuestro conocimiento de los animales antiguos pero también de otras especies antiguas y nuevas.
Las nuevas técnicas de imagen incluso permiten que los fósiles se eliminen prácticamente de la roca circundante, ahorrando meses o años de trabajo meticuloso; los huesos virtuales resultantes pueden compartirse y estudiarse fácilmente, o incluso imprimirse.
Como lo ha hecho con muchas otras industrias, la impresión 3D y el modelado están ayudando a los paleontólogos a tener una visión más clara de los fósiles que nunca antes. Con los modelos 3D, los científicos pueden manipular partes específicas de la muestra para su posterior estudio, reemplazar secciones faltantes con datos de otra parte de ese hueso o reconstruir digitalmente cráneos u otras estructuras complejas que se hayan aplanado o distorsionado durante el proceso de fosilización. Los tejidos blandos, como el interior de la caja del cerebro, o los músculos que se unen en puntos discernibles en los huesos, también se pueden reconstruir virtualmente.
Una vez que se crean estos modelos precisos, los fósiles se pueden probar de nuevas maneras, como someterlos a análisis biomecánicos, de la misma manera que los ingenieros estructurales prueban puentes y edificios antes de construirlos. Esto puede decirles a los científicos cómo un animal dado pudo haber caminado, qué comió, qué tan rápido podía moverse y qué tipo de movimientos no podía hacer debido a las limitaciones de sus huesos y músculos.
Los avances en las imágenes de rayos X y la microscopía electrónica, que utiliza haces de electrones para crear una imagen de una muestra, también permiten a los científicos observar con un sorprendente nivel de detalle no solo las rocas que contienen fósiles que aún no se han expuesto físicamente por completo. pero dentro de los cuerpos de los mismos animales fosilizados.
Un equipo en Alemania, por ejemplo, anunció recientemente que habían descubierto el primer ave conocida que polinizaba las plantas porque podían ver y distinguir múltiples especies de granos de polen en el estómago del fósil de 47 millones de años.
Sorprendentemente, sin embargo, Cunningham dice que hay métodos aún más precisos para obtener imágenes. La tomografía sincrotrón, que usa un acelerador de partículas para producir rayos X muy brillantes, da como resultado imágenes precisas y limpias, dice Cunningham, haciendo que las estructuras visibles sean más pequeñas que una milésima de milímetro, o una centésima parte del grosor de una estrella de cabello humano. .
"Utilizando la tomografía sincrotrón hemos podido visualizar estructuras subcelulares preservadas, incluidos los posibles núcleos", dice Cunningham. "Incluso es posible diseccionar tales estructuras de forma casi virtual".
Esta imagen muestra cómo se reconstruyeron las fotografías de un fósil (izquierda) con herramientas digitales (derecha). (Universidad de Bristol) Big Dino Data Sin embargo, mover datos de colecciones fósiles masivas de estantes de muestras de polvo al mundo virtual es otro problema. Mark Norell, presidente de la división de paleontología del Museo Americano de Historia Natural, y su equipo han dedicado una enorme cantidad de tiempo a digitalizar sus archivos. "Tenemos un escáner aquí en el sitio y funciona casi las 24 horas del día", dice. Si bien su creación requiere mucho tiempo, la creciente cantidad de datos fósiles digitales ofrece nuevas oportunidades de colaboración, junto con la capacidad de comparar docenas de especímenes de instituciones de todo el mundo.
Por ejemplo, dice Norell, uno de sus estudiantes acaba de completar una disertación que involucra la reconstrucción del oído interno de serpientes vivas y fosilizadas. Ella incluyó alrededor de un centenar de especímenes, pero "en realidad escaneó solo la mitad de eso", dice Norell. "Los otros eran cosas que otras personas ya habían publicado [así que] esos escaneos en bruto ya se habían subido".
Pero a pesar del progreso, Cunningham y su equipo dicen que las viejas leyes que vinculan los derechos de autor fósiles a los museos, y la falta de una infraestructura electrónica a gran escala para almacenar y compartir datos, está frenando el campo de avances más rápidos.
Algunos investigadores tampoco están tan interesados en compartir sus datos como deberían, incluso después de la publicación, si hay potencial para más estudios enterrados en los datos, dice Cunningham. Muchos museos protegen sus fósiles con derechos de autor, lo que impide el intercambio legal, y otros también están explotando la tecnología de paleontología de vanguardia para obtener ganancias, dice.
"Algunos desconfían de permitir el acceso generalizado a los datos digitales, ya que significaría que cualquier persona con acceso a una impresora 3D podría comenzar a imprimir modelos", dice Cunningham, lo que puede ser bueno para los aficionados y los profesores de ciencias de la escuela secundaria, pero podría perjudicar el resultado final. de la institución propietaria de los datos.
Más allá de recopilar los datos en sí, un gran desafío para las instituciones es la capacidad de almacenar, mantener y poner a disposición las grandes cantidades de datos que ahora están generando los paleontólogos, dice Cunningham.
Sin embargo, en Estados Unidos, Norell dice que hay varios depósitos de datos, como Digimorph en la Universidad de Austin, MorphoBank en Stony Brook o Morphbank en la Florida State University, disponibles para los investigadores. Tampoco cree que los obstáculos técnicos y financieros de almacenar y compartir los datos sean tan difíciles de superar.
"Trabajo con un grupo de astrónomos aquí en el museo, y los tipos de datos que fluyen de sus instrumentos son como tres órdenes de magnitud más grandes que los tipos de datos que obtenemos de los estudios de tomografía", dice Norell. "Entonces es un problema, pero no es un problema".
Aprendiendo de los vivos
Sin embargo, los dos están de acuerdo en que uno de los principales problemas que enfrenta el campo de la paleontología es cuán sorprendentemente poco sabemos sobre los animales modernos y vivos.
Como Cunningham y los otros autores señalan en su artículo, "... las principales limitaciones para leer el registro fósil ahora se encuentran principalmente, y de alguna manera irónicamente, con el pobre estado de conocimiento de la anatomía de la biota viva".
Norell también se ha encontrado con este problema. Su laboratorio ha estado reconstruyendo virtualmente los cerebros de los dinosaurios que están estrechamente relacionados con las aves. Pero cuando comenzaron a buscar datos comparativos en animales modernos, no pudieron encontrar un solo mapa de activación cerebral para un pájaro vivo. Por lo tanto, sus colaboradores en el Laboratorio Nacional Brookhaven tuvieron que construir un pequeño casco de escaneo PET para pájaros, y recopilar los datos modernos que necesitan para sus antiguas comparaciones.
"Anteriormente, la mayoría de los paleontólogos fueron entrenados principalmente como geólogos", dice Norell. "Ahora ... la mayoría de nosotros nos consideramos biólogos que a veces trabajan en fósiles".
