Természet Világa 2017. május234

ŐSLÉNYTAN

Előző írásomban, ami a folyóirat ja-nuári számában jelent meg, a ter-mészettudományos, azon belül is a

paleontológiai illusztrációkkal kapcsola-tos néhány olyan témát emeltem ki, mely-ben a vizsgálat tárgyáról készült kép vagy kiemelkedően helytállóra sikeredett, vagy épp pontatlansága miatt vált a természettu-dományban példaértékűvé. Ezen cikkem-ben, amit az előző folytatásának szánok, arról írok, hogy napjainkban a tudomány milyen eszközöket használ annak érdeké-ben, hogy a világszerte előkerülő őslény-tani leletanyagról egy kicsit életszerűbb képet kaphassunk, már ami a szemünket illeti. Sokszor előfordul, hogy a paleonto-lógusok rendelkezésére álló leletanyag lát-szólag elég komplett ahhoz, hogy a lehető legjobb képet alkothassuk meg az egykor élt őslényről, ám az igazán kíváncsi, min-dig felfedezőkedvű kutató számára nem létezik olyan, hogy „teljes kép”. Írásom nem a képalkotási módszerek részletezé-sére koncentrál, sokkal inkább arra, hogy milyen célok elérésére használták őket a tudósok. Minthogy cikkem terjedelme korlátozott, két érdekes témát mutatok be az írásban: az ősmaradványok belsejének vizsgálatát azok roncsolása nélkül, vala-mint az ősállatok színét.

Roncsolni tilos! Fogak csigavonalban

Már előző írásomban is említettem a Helicoprion nevű, a karbontól a triászig létezett, önmagát ikonikussá kinőtt, cá-paszerű porcoshal-formát. Mint a legtöbb porcoshalból, a Helicoprionból sem ma-radt ránk túl sok, az idő az állat alapve-tően nem elcsontosodott belső vázának jó részét eltüntette. Kivételek ez alól azok a fogspirál-maradványok, melyek alapján a Helicopriont a világ több mint 100 évig is-merte. A prehisztorikus halakkal foglalko-zó tudósoknak egészen a közelmúltig csak tippjeik voltak arról, hogy a bizarr, nem ritkán 20 cm körüli átmérőjű fogspirálok

mégis hogyan helyezkedtek el az élő állat szájában. A legvadabb elképzelések láttak napvilágot, sokuk szinte már meseköny-vekbe való.

Kiváló képünk van a ma élő cápák fo-gazatának felépítéséről. A kihalt és ma is élő cápák fogazatát már sok kutató vizsgál-ta, amit erősen támogatott az a tény, hogy az őscápák se gyakran hagytak ránk mást örökségül, mint megkövesedett fogaikat. Épp ezért ejtette zavarba a Helicoprion a tu-dósokat. Egy fogspirál első hangzásra nem áll távol a cápákra jellemző revolverfoga-zat egymás mögött elhelyezkedő fogainak koncepciójától, ám amikor az illusztrátor és a kutató a tettek mezejére lépne, falakba ütközik. Hamar rájönnek ugyanis, hogy az összes elképzeléssel van valami kis baj, és igazából egyik sem tűnik jónak. Így ment ez 2013-ig, amikor is Leif Tapanila, az Idahoi

Egyetem Földtudományi Tanszékének ku-tatója és munkatársai egy Helicoprion ferrieri gyanúsan jónak tűnő példányát vet-ték tüzetesebb vizsgálat alá. [1]

A példányt még 1950-ben gyűjtötték, az idahoi Montpelier közelében, a Waterloo kőbányában. A lelet minősége elsőre nem tűnt jónak, hiszen maga a fogspirál jórészt csak mint lenyomat maradt fenn. Ennek ellenére, amikor a kutatók egy érzékeny CT-szkenneres vizsgálatnak vetették alá az IMNH 37899-es leltári számú kövüle-tet, olyan látvány tárult a szemük elé, ami egy csapásra megoldotta a sok-sok évti-zede megválaszolatlan kérdést (1. ábra). A CT-szkenner csaknem eredeti, artikulált pozíciójában fedte fel a kis híján teljes alsó és felső állkapcsot. Az agykoponya porci-ói, sajnos úgy tűnik, végleg elvesztek, egy érdekes részlet azonban világosan látszik

Gondolatok a természettudományos illusztrációkrólMásodik rész

Praktikusság és modern képalkotásSZABÓ MÁRTON

1. ábra. Helicoprion ferrieri fosszíliája (IMNH 37899) (A), annak felszíni (B) és CT-szkenneres felvételei (C–D). A C és D ábrán zöld szín jelzi a felső, kék az alsó

állkapcsot, a pirossal jelölt terület pedig a fogspirál belsőbb részeit körbevevő porcos tokot hivatott jelölni (Forrás: Tapanila és mtsai., 2013)

„A fénykép egy titokról készült titok. Minél többet mutat, annál kevesebbet árul el.”Diane Arbus

235Természettudományi Közlöny 148. évf. 5. füzet

ŐSLÉNYTAN

a képen: egy nagy porc-nyúlvány ékelődik a fog-spirál legkülső foggyö-keréhez. A fogspirál bel-sőbb részei egy durva, prizmás porctokba ágya-zódtak.

A kutatók nem véletle-nül fordultak a komputer-tomográfiás eljárásokhoz segítségért. A CT-szken-ner alapvetően ugyan or-vosi és állatorvosi célok-ra használt eszköz, ám az előbb említett okok-ból a geológiai-paleon-tológiai minták elemzé-sekor is nagy hasznát lát-ni, hiszen nem igényli a vizsgált tárgy semmilyen nemű roncsolását. Ez ki-váltképp hasznos, ha egy olyan ősmaradványt sze-retnénk megvizsgálni, amiből csak nagyon ke-vés áll rendelkezésre, esetleg csak egyet-len egy példány van belőle.

A Helicoprion fogazata egyike a valaha volt legszokatlanabb evolúciós fejleszté-seknek. A komputertomográfiás vizsgálat eredményei egyértelműen megmutatják a Helicoprion mediális fogspiráljának élet-helyzetét. Világossá vált, hogy egy ilyen fogspirál átmérője csaknem az alsó állka-pocs teljes hosszával felért, ellentétben a korábbi rekonstrukciókkal, melyek közül néhány az állkapocs elülső hányadába he-lyezte a fogspirált, akár egy körfűrész ko-rongját. Ez az eredmény egészen új bete-kintést enged e korai porcoshalak evolúci-ós történetébe, beleértve azok magas fokú specializációját.

A micro-CT eljárásokat számos más ős-lénykutató is felhasználta a közelmúltban. Többek között micro-CT-vel vizsgálták az első olyan trilobitatojásokat, melyek a kifej-lett egyed testéhez rögzülten kövültek meg

[2]; de rendkívül sérülékeny és nagyon ritka, borostyánba zárt anoliszfosszíliákat is ele-meztek vele (2. ábra) [3,4]; valamint kivá-lónak bizonyult késő-pleisztocén (23000–43000 éves) művészméh-maradványok (Megachilidae) belső vizsgálatára. [5]

Színek nyomában

Mindannyian láthattunk már számtalan ősállat-rekonstrukciót. Se szeri, se szá-ma a kiválóbbnál kiválóbb illusztrá-cióknak, amelyek közt akadnak olyan klasszikusok is, mint Zdeněk Michael František Burian (1905–1981) cseh fes-tő és könyvillusztrátor színes ősállat-áb-rázolásai, melyek gyermekkönyveinkből

jól ismert festmények. A paleontológu-soknak olykor nekiszegezik azt a kér-dést, hogy az illusztrátorok és a kutatók honnan tudják, hogy egy ősállat milyen színű volt. A válasz erre általában az, hogy valójában nem tudják, és a rekonst-rukció színei jórészt a fantázia szülemé-nyei. Ez néhány egészen különleges ki-vételtől eltekintve csakugyan így is van.

Az őslények színei csak egészen kü-lönleges esetekben maradnak ránk. A színeket élő sejtek alakítják ki, me-lyek a lágy szövetek-kel együtt elenyésznek az élőlények pusztulá-sa után. Néhány kivétel-re azonban még Magyar-országon is rábukkanha-tunk az őslénytani lelet-anyagban, kiváltképp a molluszkák közt. Egyebek mellett a Veszprém me-gyei Dudar eocén mész-kő- és szénrétegeiből is-mert a Velates schmideli nevű csigafaj, amely cso-dálatos, cikkcakkos tigris-mintájával úgy foglal he-lyet a Bakony fosszíliáit felsoroltató munkák-ban, akár egy drágakő (3A. ábra). [6] Ezen a ponton felsorolás-szin-ten ugyancsak érdemes még megemlíteni az ajka-csingervölgyi késő-kréta kőszén egy jellemző csigagénuszát, a Deianirat (3B. ábra), valamint a He-rend környéki miocén lignit gyakori Theodoxusait (3C. ábra).

A fosszilis csigák színeire egyes kutatók kiemelt figyel-met fordítanak. Jonathan R. Hendricks a Dominikai Köz-társaság miocén és pliocén korú kúpcsigáinak (Conidae) színeivel foglalkozott, mun-kájáról 2015-ben egy terje-delmes, és gazdagon illuszt-rált írást publikált a PLoS ONE nevű tudományos fo-lyóiratban. [7] Régóta is-mert, hogy egyes, színeze-tüket vesztett csigafosszíliák UV-fényben megmutat-ják mintázatukat. Ezt fel-használva, az UV-fény-ben készült képek színeinek invertálásával Hendricks 28 fosszilis kúpcsigafaj egyko-ri színezetének rekonstruá-lására tett kísérletet (4. áb-ra). Minthogy a kúpcsigák ma is léteznek, a fosszilis és recens fajok színeinek ösz-

szehasonlítása révén a kúpcsigák evolú-ciójáról és leszármazástanáról egy sok-kal részletesebb képet kaphatunk – ami lényegesen túlmutat pusztán azon, hogy megtudhatjuk, milyen színük volt ezek-nek a több millió évvel ezelőtt élt álla-toknak.

Ha a gerincesek világában is szét-nézünk színes fosszíliák után kutatva, előbb vagy utóbb eljutunk Kínába. Kína mezozóos üledékeiből számos theropoda dinoszauruszfaj tucatnyi, különleges ép-

ségben megőrződött maradványa ismert. Ezek közt nem egy olyan akad, melyen a test teljes felületén tanulmányozható az eredeti helyzetében megőrződött tollazat.

2. ábra. Borostyánban fosszilizálódott gyíkok részletes micro-CT-s képe (Forrás: Daza és mtsai., 2016)

3. ábra. (A) Velates schmideli színmintázatos fosszíliája a dudari eocén szénből; (B) Deianira sp. színmintás

példánya az ajka-csingervölgyi késő-kréta szénből; (C) Theodoxus sp. színes héja a herendi miocén lignitből

(A szerző felvétele)

Természet Világa 2017. május236

ŐSLÉNYTAN

2016-ban Johan Lindgren és munkatár-sai egy Anchiornis huxleyi nevű dino-szaurusz olyan fosszíliáját vizsgálták, melyen úgy tűnt, a tollak megőrződése lehetővé tehet valami egészen különle-geset. [8] A példány a kínai Liaoning tartományból, Yaolugouból került elő, ami egy világszerte híres ősgerinces-le-lőhely. A példány, eltekintve attól, hogy kissé kilapult, különlegesen jó állapot-ban van, a tollazat maradványai sötét felhőként veszik körbe az állat csont-jait. A gerincesek szemének, szőrének és egyéb szöveteinek színeit a melanin nevű festékanyag határozza meg. Ezek a melanocita nevű sejtek melanoszóma nevű, hólyagszerű sejtszervecskéiben raktározódnak. Ezek fosszilis nyomai igencsak ígéretes zsákmányként ke-csegtettek Lindgren és munkatársai szá-mára.

A kutatók 14 mintát vettek a fosszilis tollazat felületéről. Érzékeny molekulá-ris képalkotási eljárásokkal dolgoztak, melyeket a biztosabb eredmények érde-kében többszörös, egymástól független elemző tesztekkel támasztottak alá. Cél-juk az volt, hogy az Anchiornis-példány rostszerű epidermisz-függelékeiből ún. eumelanoszóma-maradványokat és filamentum szerű mikrostruktúrákat mu-tassanak ki. A fosszilis tollazathoz kap-csoltan megőrződött, melanoszómákhoz hasonló mikrotestekből kinyerhető ada-tok felhasználhatóak az egykor élt ál-lat tollruhája eredeti színezetének re-konstruálásához, de akár viselkedésta-ni és fiziológiai következtetésekhez is. Lindgren és kutatótársai a tollmarad-ványokról vett mintákban kis, pálci-

kaszerű, melanoszómáknak tűnő képleteket és lenyo-matokat találtak. Ezeket a kutatók elektronmikroszkóp alatt vizsgálták meg annak érdekében, hogy kiderít-sék, valójában mik is ezek a képletek. Minthogy a puszta hasonlóság önmagában ke-vés, a csapat két különbö-ző kémiai eljárással is meg-próbálta kimutatni a min-tákból az eumelanin nevű pigmentet: szekunder-ion tömegspektrometriával és reflexiós infravörös spekt-roszkópiával.

A kutatás világosan rámu-tat, hogy a melanoszómák képesek fosszilizálódni a tollakban, és azt is felfe-di, hogy az Anchiornisnak minden bizonnyal sötét tó-nusú tollazata volt. Ennek fényében az Anchiornisról

készült rekonstrukciók máris sokkal életközelibbek (5. ábra). A módszer előtt természetesen még hosszú út áll, míg ezt a fajta vizsgálatot még több ős-állatfajon elvégezhetjük.

Volt idő a tudománytörténet során, amikor a legegyszerűbb elektronmikro-szkópos képalkotás is elképzelhetetlen lu-

xusnak hatott, ma pedig mindez már csak-nem közönséges módszernek számít. E képalkotási technológiák fejlődését nyil-vánvalóan befolyásolják az elérni kívánt célok, annyi azonban bizonyos, hogy e módszerek fejlődése szinte napról napra történik és fog történni. Ha a maiakhoz hasonló eljárások már 200 évvel ezelőtt is elérhetőek lettek volna, talán sosem hallunk az Iguanodon tévesen azonosított orrszarváról, és a tudománytörténet kéz-zel készült illusztrációkkal töltött emlék-tára is sokkal szegényesebb lenne. A múlt természettudományos ábrái folytonossá-

got alkotnak a jelenéivel, nem alábecsü-lendőek, sőt a mai tudomány számára tiszteletre méltóak, akár ha egy hosszú-távfutó gondol vissza élete első lépéseire. J

Irodalom

[1] Tapanila, L., Pruitt, J., Pradel, A., Wilga, C. D., Ramsay, J. B., Schlader, R., Didier, D. A. (2013). Jaws for a spiral-tooth whorl: CT images reveal novel adaptation and phylogeny in fossil Helicoprion. Biology Letters, 9: 20130057. http://dx.doi.org/10.1098/rsbl.2013.0057

[2] Hegna, T. A., Martin, M. J., Darroch, S. A. F. (2017). Pyritized in situ trilobite eggs from the Ordovician of New York (Lorraine Gro-up): Implications for trilobite reproductive biology. Geology, G38773.1, DOI: 10.1130/G38773.1

[3] Sherratt, E., del Rosario Castañeda, M., Garwood, R. J., Mahler, D. L., Sanger, T. J., Herrel, A., de Queiroz, K., Losos, J. B. (2015). PNAS, 112(32), 9961-9966.

[4] Daza, J. D., Stanely, E. L., Wagner, P., Bauer, A. M., Grimaldi, D. A. (2016). Mid-Cretaceous amber fossils illuminate the past diversity of tropical lizards. Science Advances, 2(3), e1501080, DOI: 10.1126/sciadv.1501080

[5] Holden, A. R., Koch, J. B., Griswold, T., Erwin, D. M., Hall, J. (2014). Leafcutter

Bee Nests and Pupae from the Rancho La Brea Tar Pits of Southern California: Implications for Understanding the Paleoenvironment of the Late Pleistocene. PLoS ONE 9(4), e94724, d o i : 1 0 . 1 3 7 1 / j o u r n a l .pone.0094724[6] Főzy, I., Szente, I. (2012). Ősmaradványok – A Kárpát-Pannon térség kövületei. Geolitera, p. 584.[7] Hendricks, J. R. (2015). Glowing Seashells: Diversity of Fossilized Coloration Patterns

on Coral Reef-Associated Cone Snail (Gastropoda: Conidae) Shells from the Neogene of the Dominican Republic. PLoS ONE, 10(4): e0120924, doi:10.1371/journal.pone.0120924

[8] Lindgren, J., Sjövall, P., Carney, R. M., Cincotta, A., Uvdal, P., Hutcheson, S. W., Gustafsson, O., Lefèvre, U., Escuillié, F., Heimdal, J., Engdahl, A., Gren, J. A., Kear, B. P., Wakamatsu, K., Yans, J., Godefroit, P. (2016). Molecular composition and ultrasturcture of Jurassic paravian feathers. Scientific Reports, 5:13520, DOI: 10.1038/srep13520

4. ábra. Fosszilis kúpcsigák színeinek vizsgálata Hendricks, 2015 munkájában. Méretarányok: 1 cm

5. ábra. Az Anchiornis huxleyi vizsgált tollazatú példánya, és az újabb tudományos kutatások eredményeinek

tükrében készült újabb rekonstrukciók egyike. Méretarány: 2 cm (Forrás: http://planet-terre.ens-lyon.fr;

rekonstrukció: Chuang Zhao és Lida Xing)