Специалисты Лаборатории ядерной и инновационной медицины, расположенной на физическом факультете Новосибирского государственного университета, провели компьютерную томографию пяти фрагментов челюстей шерстистых носорогов, населявших Южную Сибирь в эпоху плейстоцена. Полученные высококачественные трехмерные изображения уникальных находок дают палеонтологам возможность изучить процесс смены зубов у этих древних животных и использовать эти сведения для анализа состояния современных носорогов, находящихся под угрозой исчезновения. Данные, полученные в результате томографических исследований, предоставляют ученым ценную информацию о палеонтологических образцах, которую невозможно извлечь с помощью других исследовательских методов. Изображение объекта сканируется в трех проекциях. Его можно поворачивать, отдалять, приближать, раскладывать на фрагменты.
— Палеонтологические образцы, являющиеся объектом исследования, представляют интерес, поскольку они состоят из фрагментов челюстей детенышей, а не взрослых особей. Предполагаемый возраст этих детенышей варьируется от 3,5 до 5 лет, и, вероятно, немного больше. Как правило, именно в этом возрасте у детенышей шерстистых носорогов происходила замена молочных зубов на постоянные. Этот процесс длительный, и мы стремимся выяснить его особенности. Чтобы определить степень развития постоянных зубов у животных, от которых произошли исследуемые нами образцы, возможно, потребуется детальное изучение структуры челюсти. Существуют лишь два способа добиться этого. Один из них – механическая разборка фрагмента челюсти для изучения его внутреннего строения. Однако это крайне нежелательно для палеонтологических образцов, поскольку приводит к нарушению их целостности и утрате научной ценности. Другой вариант – проведение компьютерной томографии образцов, анализ полученных изображений и получение необходимой информации без разрушения. Поэтому мы выбрали именно этот метод. С его помощью мы надеемся определить возраст, в котором погибла каждая особь, и сопоставить полученные данные с характеристиками современных носорогов. Это позволит нам установить, было ли развитие шерстистых носорогов аналогично развитию современных носорогов, или между ними существовали какие-либо отличия, — сообщил старший научный сотрудник Лаборатории литогеодинамики осадочных бассейнов Института геологии и минералогии имени В.С. Соболева Дмитрий Маликов.
В данном случае поддержание целостности образцов имеет первостепенное значение. Хотя костные остатки взрослых шерстистых носорогов обнаруживаются достаточно регулярно, находки подобных образцов детенышей встречаются крайне редко. Это связано с тем, что их кости значительно более уязвимы, что непосредственно сказывается на их сохранности. Для исследования предоставлено пять одонтологических образцов: четыре крупных фрагмента челюстей и одна нижняя челюсть, практически полностью сохранившаяся. На некоторых образцах присутствуют исключительно молочные зубы – это указывает на то, что они принадлежат особям, еще не достигшим возраста смены зубов. На других можно наблюдать частично прорезавшиеся постоянные зубы и частично стертые молочные. На одном из образцов отчетливо видно, как постоянный зуб почти вытолкнул молочный. В наиболее полной челюсти заметно, как разрывалась костная ткань для выхода сформированного постоянного коренного зуба. Подобный процесс в меньшей степени проявляется и на других образцах.
— На снимках, полученных с помощью компьютерной томографии, можно будет наблюдать развитие постоянных зубов и смещение молочных, происходящие внутри челюсти. Это даст возможность более детально проанализировать последовательность этих изменений и сопоставить их с аналогичными процессами, наблюдаемыми у современных носорогов. Благодаря этому удастся определить размеры постоянных зубов, которые еще не прорезались, и выяснить, насколько детеныши шерстистых носорогов отличались по размерам не только от взрослых особей, но и от других детенышей того же возраста, — пояснил Дмитрий Маликов.
Возраст геологических образцов, подлежащих изучению, охватывает период от 120 лет до 15 тысяч лет. Они были найдены на территории юга Красноярского края, Алтайского края и Иркутской области. Именно эти находки послужили базой для научной работы Дмитрия Маликова и его коллеги – палеонтолога, кандидата географических наук, научного сотрудника лаборатории геологии мезозоя и кайнозоя Института земной коры СО РАН Алексея Клементьева, пациент предоставил несколько образцов для проведения компьютерной томографии.
Образец, обнаруженный в июне 2021 года в русле ручья Лихачев, расположенного возле села Усть-Козлуха Краснощековского района Алтайского края, заслуживает внимания.
— Проведенные исследования показали, что возрастные этапы развития шерстистого носорога аналогичны таковым у современных белых и черных носорогов, что дает возможность определять возраст ископаемых останков. Кроме того, зубы прорезываются у них в одинаковой последовательности и примерно в одно и то же время. На основании этого было заключено, что на момент гибели зверь был трехлетним. Примерно в этом возрасте у современных носорогов происходит отделение от матери и рождение нового потомства. Вероятно, детеныш шерстистого носорога еще не был готов к самостоятельной жизни. Возможно, молодому животному не хватило опыта, чтобы пережить свою первую зиму без поддержки, — рассказал Дмитрий Маликов.
Как пояснила оператор компьютерного томографа ЛЯМ ФФ НГУ Ульяна Кречетова, сканирование образцов производилось с применением стандартного дентального режима, который обычно используется для аналогичных исследований живых объектов. Однако потребовались дополнительные настройки, поскольку исследуемые образцы обладают большими размерами и более высокой плотностью, чем живые ткани.
— Компьютерная томография крайне важна в подобных исследованиях, поскольку позволяет оценить внутреннее строение образца без его повреждения. В лаборатории ЛЯИМ ФФ НГУ ранее уже проводились исследования палеонтологических находок, и мы продолжаем расширять наш опыт в этой сфере. Собранные нами изображения будут проанализированы и тщательно изучены, и ожидается, что результаты будут готовы в текущем году. Вероятно, эти данные помогут получить новые сведения об экологии, эволюции и особенностях развития древних представителей фауны Сибири. Для научных сотрудников нашей лаборатории исследование подобных, нехарактерных для нас объектов, само по себе представляет собой научную работу, целью которой является определение оптимальных методов работы с ними. Наша исследовательская деятельность продолжится на этапе создания их трехмерных моделей. Мы будем искать способы, которые позволят сделать полученные данные более понятными и удобными для использования палеонтологами, — сказал заведующий ЛЯИМ ФФ НГУ Владимир Каныгин.
Дмитрий Маликов считает, что изучение останков древних животных поможет в поддержании современного биоразнообразия.
— Сегодня многие крупные млекопитающие, например носороги, сталкиваются с риском исчезновения. Это усложняет работу исследователей, поскольку для некоторых видов предусмотрены отлов и лабораторные исследования. В подобных случаях животное навсегда удаляется из естественной среды обитания. Тем не менее, для находящихся под угрозой исчезновения видов потеря даже одного представителя критически важна для численности популяции, поэтому такие исследования проводятся нечасто. Альтернативным решением может быть изучение окаменелостей и сопоставление их с современными родственниками, — сказал Дмитрий Маликов.
В прошлом году специалисты Лаборатории ядерной и инновационной медицины, расположенной на Физическом факультете Новосибирского государственного университета, выполняли томографическое сканирование дефектных бивней мамонтов и костных остатков древних лошадей.
Информация и фото предоставлены пресс-службой НГУ