Изотопы в зубах рассказали о теплоте их владельцев

Команда из Великобритании, США и Германии разработала уникальную методику определения температуру тела вымерших позвоночных. Для этого учёные предложили использовать анализ содержания изотопов кислорода и углерода в ископаемых останках. Для тестирования пригодились зубы современных акул и слонов, а дальше исследователи углубились в прошлое.

Специалисты из пяти различных университетов отталкивались от того факта, что при формировании биоапатита в костях и зубной эмали наблюдается некоторое колебание связей изотопов. Если точнее, два тяжёлых изотопа – ¹³C и ¹⁸O – несколько чаще связываются друг с другом в карбонат-ионах кристаллической решётки в случае, когда температура снижается.

Чтобы более точно оценить степень этого "группирования", авторы растворяли образцы костной ткани в кислоте и потом исследовали на масс-спектрометре выделяющийся диоксид углерода.

Исследованные в нынешней работе зубы мамонта были найдены в отмеченных на карте точках (иллюстрация Robert A. Eagle et al./PNAS).

Начальное тестирование методики было проведено на образцах зубов современных животных, в том числе индийского слона (Elephas maximus indicus) и нильского крокодила (Crocodylus niloticus). Результат приятно удивил даже вполне оптимистично настроенных специалистов.

"Оказывается, с помощью новой технологии, мы можем оценивать температуру тела животного, которому принадлежал зуб, с погрешностью всего в один или два градуса", – приводятся в пресс-релизе слова руководителя проекта Роберта Игла (Robert Eagle) из Калифорнийского технологического института.

Самыми древними из изученных образцов стали зубы доисторических родственников носорога и аллигатора (12 миллионов лет). Температура их тел была определена, соответственно, в 36,6 и 30,4 градуса (фото Jeff Gage).

Окрылённые удачей учёные перешли к экспериментам над зубами шерстистого мамонта (датируемые концом плейстоцена), и установили, что температура тела гиганта составляла порядка 38 градусов Цельсия. Это значение вполне согласуется с представлениями биологов о "функционировании" данного животного.

В скором времени авторы планируют приступить к кропотливому исследованию зубов и скорлупы яиц динозавров. Тут возможен новый поворот в определении тепло- или холоднокровности ужасных ящеров. Также с помощью новой методики можно попробовать прояснить определённые тёмные моменты в эволюции птиц (потомков одной из линий дино), связанные с их переходом к теплокровности.

Из предыдущих попыток оценки температуры тела вымерших животных, на нынешнюю разработку больше всего похожи проводившиеся измерения содержания ¹⁸О в костях динозавров.

Один из авторов исследования, Ричард Хьюлберт (Richard Hulbert) бережно обрабатывает ископаемые образцы, предоставленные музеем естествознания Флориды (FMNH) (фото Jeff Gage).

Следует заметить, что такой метод a priori даёт менее надёжные результаты, поскольку насыщенность кислородом-18 костей напрямую зависит от его содержания в окружающем веществе.

"Узнать же точный изотопный состав крови вымершего животного нам никогда не удастся", – дополнительно поясняет Роберт Игл. Статья интернационального коллектива опубликована в PNAS.

Как считают разработчики нового метода, им в первую голову должны заинтересоваться палеоклиматологи.

Температура тела рыб определяется температурой воды, в которой они живут, а это даёт возможность получить более красочную картину древних океанов.