Кости: внутри и снаружи

Что касается методов измерения и описания находок, серьезные преобразования в этой области уже идут и будут набирать темп. Палеонтологи стараются не нарушать целостность обнаруженных фрагментов костей, поэтому внутренняя структура окаменелостей до недавних пор оставалась неизученной. Рентгеновские лучи с трудом проникают сквозь камень, хотя ученые пытались использовать их для анализа остатков практически сразу после открытия этого метода в 1895 году. Теперь палеонтологи комбинируют мощнейшее рентгеновское излучение (живая ткань поджарилась бы мгновенно) с КТ и получают изображение внутренних очертаний кости неразрушающим способом. Далее применяются методы математического моделирования. Это позволяет сделать выводы о функциональных характеристиках исследуемого фрагмента и организма в целом: например, измерить силу, с которой жевали динозавры, или выяснить, как именно они передвигались. С помощью КТ с высоким разрешением и цифровой обработки данных ученые могут виртуально отделить окаменелость от ее каменной оболочки. Когда эта методика станет широко распространенной, зубочистки палеонтологов превратятся в музейные экспонаты.

Поверхность кости можно отсканировать лазером. Сканеры работают дистанционно, к тому же они портативные и относительно недорогие. Такая технология позволяет изучить найденные окаменелости непосредственно в полевых условиях. Крупные музейные образцы нельзя транспортировать, да и в компьютерный томограф они не поместятся, но их трехмерное изображение тоже можно получить с помощью лазерного сканирования. Далее информацию нужно отправить на 3D-принтер в любой точке планеты – и готово: перед вами копия ископаемого животного, напечатанная с высоким разрешением и легкая. Она не причинит никакого вреда оригиналу и пригодится для обучения и исследований.

В процессе фоссилизации черепа часто оказываются раздавлены и сломаны, дополнительному риску они подвергаются во время извлечения и транспортировки. Для точных анатомических и функциональных исследований необходимо знать исходную форму объекта. В прошлом ученые восстанавливали форму черепа по фотографиям, наброскам и ручным гипсовым слепкам внутренних полостей. В наши дни цифровая реконструкция на основе данных со сканеров позволяет виртуально убрать мелкие дефекты, вернуть на место недостающие фрагменты, правильно расположить разделенные участки и придать объем сдавленным образцам. Бесстрастный компьютер поможет уменьшить количество ошибок, связанных с субъективной трактовкой данных и предвзятостью (не всегда заметной): он применит математические методы и выдаст набор реконструкций, которые ученые внимательно рассмотрят и обсудят.

Ученые и исследовательские институты сканируют образцы, собранные за последние двести лет, и публикуют результаты в интернете. На основе накопленных больших данных специалисты смогут получить точную картину глобальных эволюционных закономерностей, связанных не только с формами скелетов, но и с их функциями и химическим составом. Изучая историю человечества, мы больше не будем слепцами, ощупывающими слона. Свою роль в обработке массивов данных сыграет и искусственный интеллект: он заметит связи там, где люди видят лишь случайности.

Высокотехнологичные методы лабораторного анализа артефактов изменят не только палеонтологию, но и антропологию. Один из примеров – повторное исследование граней каменных орудий, которое проводится при тысячекратном увеличении и уточняет результаты первичной оценки, сделанной невооруженным глазом. Если будут обнаружены микроскопические фрагменты кости, ученые смогут извлечь из них ДНК и изучить ее. Безусловно, масштабные исследования в этой области еще впереди. Другой пример – применение ДНК, выделенной из древних костей, для выявления неизвестных или неверно понятых связей между различными видами вымерших животных. Раньше ученые полагались лишь на грубые физические сопоставления. Этот метод также позволит осуществить детальное химическое сравнение вымерших и существующих видов – например, неандертальцев и людей.

Стоит ли ожидать, что когда-нибудь ДНК, полученную из костей вымерших животных, ученые используют для клонирования и возрождения древних видов? Если не затрагивать вопросы этики и целесообразности, все зависит от того, как давно произошло вымирание. Ученым уже удалось выделить ДНК из остатков мамонта, возраст которых как минимум четыре тысячи лет, – этот мамонт погиб незадолго до исчезновения вида. Старейшему на сегодняшний день полному геному семьсот тысяч лет. Он был получен из лошади, обнаруженной в вечной мерзлоте Юкона. Весьма примечательный факт, так как ДНК сразу после смерти начинает распадаться. Согласно устоявшемуся мнению, эти молекулы не способны выдержать фоссилизацию. Ученые добывают обрывки ДНК из окаменелостей динозавров, которые старше юконской лошади в сотню раз, но сомневаются, что когда-нибудь мы сможем извлечь из таких костей полноценную генетическую информацию. Поживем – увидим.