Cuando los ecos de los dinosaurios que cruzaban los bosques y chapoteaban en los cañones se callaron hace 66 millones de años durante su extinción, el mundo no se quedó en silencio: los mamíferos corrían y charlaban en sus sombras, llenando los vacíos con especies nuevas y en rápida evolución. Los científicos piensan que las primeras placentas aparecieron alrededor de esta época, sentando las bases para el grupo más grande de mamíferos vivos hoy en día, incluidos nosotros.
El Paleoceno, la época posterior a la extinción de los dinosaurios no aviarios, marca uno de los períodos más importantes de la evolución de los mamíferos, pero los investigadores no entienden cómo y por qué los mamíferos evolucionaron tan rápido durante este tiempo. La evolución acelerada tiende a seguir a las extinciones en masa, pero los científicos tampoco entienden ese patrón, dice Tom Williamson, paleontólogo del Museo de Historia y Ciencia Natural de Nuevo México en Albuquerque. "Esta es de la que somos parte, nuestros propios antepasados se originaron en este momento, y se entiende muy poco", dice Williamson.
Es por eso que él y un equipo de otros seis científicos de los EE. UU., Escocia, China y Brasil están trabajando juntos para separar docenas de fósiles de mamíferos de los primeros 12 millones de años después de que los dinosaurios desaparecieron para crear el árbol genealógico de mamíferos primarios más detallado hasta la fecha. Tendrán que analizar estructuras esqueléticas intrincadas, incluidos los huesos del oído y los casos cerebrales, para diferenciar las especies, pero los escáneres de rayos X tradicionales no siempre pueden detectar estas minucias. Por lo tanto, el equipo ha formado una asociación única con el Laboratorio Nacional de Los Alamos (LANL) en Nuevo México para generar imágenes de alta resolución utilizando un escáner de neutrones de última generación. Williamson es el primer paleontólogo en colaborar de esta manera con el laboratorio, que tiene raíces en la defensa nuclear. La asociación demuestra cómo la tecnología nuclear que podría acabar con nosotros como especie también ha generado innovaciones, como este escáner de neutrones, que pueden ayudarnos a comprender nuestro propio origen como especie.
Antes de que desaparecieran los dinosaurios, uno de los grupos de mamíferos más comunes y diversos que corrían por el planeta eran criaturas parecidas a roedores llamadas multituberculadas. Algunos de estos sobrevivieron a la extinción, midiendo el tamaño de ratones pequeños. Pero nuevos grupos de mamíferos también comenzaron a aparecer después de la extinción, y cambiaron rápidamente. "Pasas de ser un mamífero del tamaño de un gato a algo que es del tamaño de una persona en aproximadamente 300, 000 años, que es muy rápido", dice Williamson, y señala que este ritmo acelerado es parte de lo que hace que este período sea particularmente interesante pero también desafiante para entender.
Tom Williamson registra un hallazgo de fósiles en su sitio de campo en la cuenca de San Juan en el noroeste de Nuevo México. (Laura Poppick) Para llegar a un excelente sitio de campo donde Williamson ha encontrado una amplia evidencia de esta vida, conducimos varias horas al noroeste de Albuquerque hacia las tierras baldías de la cuenca de San Juan. Cuando llegamos, caminamos a través de áridas colinas grises del color del polvo de la luna que alguna vez fueron las orillas de un río. Ahora se están erosionando con el viento, derramando lentamente restos de un antiguo ecosistema. Williamson explica que este es uno de los mejores lugares del mundo para encontrar restos de mamíferos de este período, mientras caminamos hacia una depresión plana donde ha tenido una suerte particular en sus décadas de caza de fósiles.
Empiezo a entrenar mis ojos en busca de fósiles en medio de los escombros en el suelo y recojo un pedazo de roca gris blanquecina del tamaño de mi puño. Tiene un grano direccional que, para mí, parece que podría ser un hueso. Se lo muestro a Williamson y él sacude la cabeza. "Solo madera petrificada", dice, no tan impresionado por un árbol de varios millones de años convertido en piedra como yo.
Durante las siguientes horas, entreno mis ojos más agudamente y encuentro una gran cantidad de otros fósiles: caparazones de tortuga, piel de lagarto, escamas de pescado y más. Pero lo que Williamson realmente persigue son restos de mamíferos, especialmente dientes y cráneos de animales, incluyendo Eoconodon coryphaeus, un pequeño omnívoro del tamaño de un gato capaz de trepar, y Pantolambda bathmodon, un herbívoro del tamaño de una oveja que se mantuvo más cerca del suelo. Él busca dientes y cráneos porque otras partes de los esqueletos de mamíferos tienden a verse sorprendentemente similares si evolucionan para soportar las mismas condiciones ambientales. "Ese tipo de engaño te hace pensar que están estrechamente relacionados cuando no lo están", explica Williamson.
Pero ciertas estructuras, incluidos los huesos del oído, no son tan susceptibles a esta llamada evolución convergente porque los oídos no son tan fácilmente influenciados por el medio ambiente como otras partes del cuerpo, dice Williamson. Los pequeños agujeros en el cráneo donde los vasos sanguíneos y los nervios conectan el cerebro con el resto del cuerpo son identificadores especialmente útiles de diferentes especies, dice Michelle Spaulding, paleontóloga de la Universidad de Purdue Northwest en Westville, Indiana, involucrada en el estudio. "Esos pueden crear patrones muy diagnósticos en la región del oído que nos ayudan a identificar a qué grupo pertenecerá un animal", señala.
Pero esos agujeros son pequeños e imposibles de estudiar a simple vista, así que ahí es donde la asociación del equipo con el Laboratorio Nacional de Los Alamos se vuelve crucial para el proyecto. El laboratorio opera algunos de los escáneres de rayos X y neutrones de mayor energía del mundo que pueden generar algunas de las imágenes de mayor resolución posible, dice Ron Nelson, un científico de instrumentos en el Centro de Ciencias de Neutrones del laboratorio. Probó el escáner de neutrones en un gran cráneo de dinosaurio con Williamson el año pasado, generando con éxito la exploración de más alta resolución de un cráneo de tiranosaurio que se haya completado. Con confianza en la tecnología, ahora han pasado a crear imágenes de estructuras de mamíferos más pequeños.
El Laboratorio Nacional de Los Alamos fue construido en 1943 para la investigación de defensa nuclear asociada con el Proyecto Manhattan, los esfuerzos para desarrollar las primeras armas nucleares durante la Segunda Guerra Mundial. Desde entonces, ha ampliado cada vez más sus colaboraciones con científicos que van desde botánicos hasta físicos, especialmente en su Centro de Ciencias de Neutrones que incluye un acelerador de media milla de largo que genera neutrones, partículas sin carga que se encuentran dentro de los átomos que ofrecen ventajas de imagen sobre los electrones utilizados en X -rays.
Mientras que los rayos X se absorben y son buenos para obtener imágenes de materiales densos, los neutrones detectan la composición dentro de los átomos, independientemente de la densidad. Eso significa que los neutrones pueden penetrar materiales y capturar imágenes que los rayos X no pueden. Un ejemplo clásico que demuestra este fenómeno es una imagen de una rosa dentro de un matraz de plomo. "Los neutrones son más sensibles a la flor, por lo que puedes imaginar la flor dentro del plomo", dice Nelson.
Las imágenes de neutrones tienen una variedad de aplicaciones en la detección de explosivos y material nuclear. Pero también ofrece nuevas soluciones para capturar imágenes de fósiles atrapados y oscurecidos por minerales densos en las rocas. Romper los fósiles de la roca destruiría la muestra, por lo que el escaneo de neutrones ofrece a los científicos una alternativa no destructiva, aunque las muestras se vuelven radiactivas por un período de tiempo después del escaneo, señala Williamson. Sus muestras son generalmente seguras de manejar después de unos días, pero otros materiales permanecerían radiactivos por mucho más tiempo dependiendo de su composición.
Nelson dice que la asociación con los paleontólogos es mutuamente beneficiosa, ya que desafía al laboratorio a superar nuevos problemas. "Al mejorar nuestras técnicas en sus muestras, mejoramos la capacidad que tenemos para otros problemas que estamos tratando de resolver", dice.
Una exploración de neutrones (izquierda) y una exploración de rayos X (derecha) pueden ofrecer imágenes complementarias para estudiar diferentes componentes de fósiles. (Laboratorio Nacional de Los Alamos) Además de escanear fósiles, el equipo analizará la química de los dientes de diferentes especies para aprender más sobre el clima en el que vivieron esos animales. El equipo también analizará datos sobre las relaciones moleculares entre los mamíferos modernos y cómo se relacionan con algunos de estos extintos. especies. Esto ayuda a proporcionar una calibración de tiempo y un andamiaje para el árbol, pero los datos moleculares aún tienen muchos vacíos que deben llenarse. Por eso es tan importante realizar estos análisis fósiles en profundidad, dice Anjali Goswami, paleontólogo de Natural Museo de Historia de Londres, que también estudia la evolución temprana de los mamíferos pero no participa en este trabajo.
"Una de las cosas más importantes que hacer es salir y buscar fósiles y buscar nuevos sitios que no se entiendan bien", dice, y señala que las regiones poco estudiadas en India y Argentina donde trabaja también pueden ayudar a llenar los vacíos. El rompecabezas de la evolución temprana de los mamíferos.
El árbol genealógico resultante proporcionará un trampolín para explorar más detalles sobre estas criaturas antiguas, incluidos los diferentes tipos de paisajes y entornos por los que deambularon, dice Spaulding.
"Una vez que descubramos cómo se relaciona todo, podemos comenzar a hacer preguntas más interesantes sobre la evolución de los mamíferos", dice ella.
