Ежегодно с конца мая до начала июля глобальная команда студентов, палеоантропологов, геологов и фаунистов, путешествующих из Южной Африки, Австралии, США и Европы, совершает поездку в Дримолен, систему пещер, расположенную к северу от Йоханнесбурга. в Южной Африке и в «Колыбели человечества». Эта группа по раскопкам окаменелостей, частью которой я являюсь, прибывает каждый год с новой надеждой на раскопки сохранившихся и целых черепов человеческих предков. С того момента, как мы выходим из самолёта, мы всерьёз ищем, ожидая, что наш большой прорыв может случиться в любую минуту, лёжа среди камней и грязи.
В 2018 году студентка Саманта Гуд наткнулась на череп взрослого мужчины Paranthropus robustus, который лежал вверх ногами с обнажёнными верхними зубами. В течение следующей недели два наших лучших археолога, Анджелина Лис и Стефани Бейкер, тщательно и настойчиво выкапывали окаменелость до тех пор, пока её не удалось извлечь, все ещё в значительной степени заключённой в земляной осадок. В течение следующих двух недель я продолжил их прекрасную работу, удалив оставшийся осадок, чтобы освободить череп из осадочного саркофага возрастом два миллиона лет, и начать кропотливый процесс реконструкции сотен отдельных фрагментов. В то время как вид Paranthropus robustus, двоюродный брат нашей собственной линии, уже известен науке, открытие такого полного черепа ускорило поиски переоценки всего, что, как мы думали, мы знали о нашем вымершем предке.
Одна из самых захватывающих вещей в обнаружении человеческих окаменелостей заключается в том, что они дают возможность ответить на научные вопросы о нашем общем происхождении, на которые ранее было невозможно ответить. В случае нового черепа Paranthropus robustus, обозначенного DNH 155, все эти новые вопросы были сосредоточены на темпе и способе того, как микроэволюция человека - небольшие изменения внутри вида - происходила в ответ на меняющийся климат два миллиона лет назад.
Теория Дарвина о постепенной эволюции путём естественного отбора предсказывает, что популяции со временем будут меняться, но мы редко можем «увидеть», как эти изменения произошли так давно. Другими словами, у нас уже есть отличная увеличенная перспектива истории эволюции человека, но когда мы увеличиваем масштаб, чтобы оценить изменения меньшего масштаба, изображение становится очень пиксельным и трудноразличимым. Открытие черепа DNH 155 эффективно предоставляет нам узкий, но с высоким разрешением снимок мелкомасштабных микроэволюционных изменений, которые произошли между различными последовательными популяциями.
Раскопки окаменелостей немного похожи на разворачивание подарка: никогда нельзя до конца знать, что получится. В случае черепа DNH 155 «обертывание» представляло собой пещерные отложения возрастом два миллиона лет, а «разворачивание» - кропотливый и рискованный процесс, который занял несколько недель. Несмотря на это (и очень похоже на подарок), у нашей команды с первого дня были веские основания подозревать, что мы собираемся коллективно открыть для себя нечто особенное. Однако проблема археологии и палеоантропологии заключается в том, что раскопки окаменелости или артефакта по своей сути разрушительны. Отложения, содержащие такие открытия, могут многое рассказать нам о возрасте и контексте самих окаменелостей, и поэтому мы должны изобретать новые способы сохранения этих летописей.
Ситуация с черепом DNH 155 была ещё более сложной, потому что ископаемые предки человека редко покидали землю целыми. Фактически череп DNH 155 состоял из нескольких сотен частей, некоторые из которых были меньше среднего ногтя мизинца, и каждая часть была невероятно хрупкой. Поскольку невозможно дважды раскопать окаменелость (и тем самым разрушить исходный контекст), важно, чтобы мы все сделали правильно с первого раза. По этой причине трёхмерные сканеры изменили правила игры.
ЦИФРОВОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО В ПРОЦЕССЕ.
Моя основная работа на месте - реконструкция окаменелостей, поэтому мне было поручено собрать череп DNH 155. Потребовалось около недели, чтобы полностью удалить фрагменты черепа и весь осадок, склеивший части вместе, из их первоначального места захоронения в главном карьере Дримолен. Поскольку каждый из примерно 300 фрагментов был тщательно удалён, они были оцифрованы с помощью профессионального портативного трёхмерного сканера Artec Space Spider. Сканер излучает образцы света, которые искажаются в зависимости от географии объекта, на который он попадает, и отражаются обратно в сканер - как летучая мышь, использующая сонар, но в этом случае свет, а не звук - это то, что отскакивает назад и вперёд. Эта технология использовалась для создания цифровых записей с высоким разрешением о местонахождении каждой части черепа в отложениях на случай, если какие-либо части неожиданно смещаются.
Первый этап реконструкции завершился ручной сборкой частей. Но даже после ручной реконструкции были некоторые элементы черепа, которые нельзя было разместить, потому что точка контакта была слишком маленькой или крошечная часть краёв была потеряна.
Программное обеспечение использовалось для цифрового позиционирования деталей относительно друг друга. В частности, лицевую часть DNH 155 нельзя безопасно прикрепить к остальной части черепа. Это слияние было достигнуто в цифровом виде. Хотя его можно было приклеить, соединение частей таким способом было бы рискованным и, вероятно, привело бы к необратимому повреждению окаменелости. Опубликованная реконструкция черепа DNH 155 была бы невозможна без трёхмерной технологии, которая нанесла бы огромный удар по способности других исследователей оценить окаменелость в будущем.
Реконструкция была лишь частью исследовательской программы, призванной раскрыть секреты этого редкого черепа. Многие исследователи, работающие с окаменелостями из Южной Африки, не могут поехать в Йоханнесбург, чтобы поработать над оригиналами. Это особенно верно для исследователей, не работающих в богатых учебных заведениях, и для студентов с ограниченными средствами. Именно по этой причине команда Дримолена вложила значительные средства в оцифровку черепа DNH 155 и большей части комплекса окаменелостей Дримолена. Как доктор философии Сам студент, меня особенно интересует потенциал высококачественных трёхмерных сканеров, таких как Space Spider, для демократизации исследований, обеспечивая свободный и лёгкий доступ к данным исследовательского качества. В то время как разрешения и доступ к таким данным контролируются Университетом Витсуотерсранда (в случае окаменелостей Дримолена), наше конечное намерение - поделиться нашими данными с исследователями, особенно начинающими исследователями, которые занимаются темой, связанной с Окаменелости южноафриканских гомининов.
Палеоантропология всегда была боевой и часто исключающей дисциплиной. Я считаю, что трёхмерная технология и генерируемые ею данные с высокой степенью переносимости могут помочь объединить новое поколение исследователей и облегчить сотрудничество, которое раньше было бы невозможным. Двадцать лет назад палеоантрополог Герхард Вебер призвал к такой революции. Мы ещё не совсем там, но мы добиваемся прогресса.
By Jesse Martin on April 25, 2021.
