Bayangkan seorang ahli paleontologi dan Anda mungkin membayangkan seseorang di padang pasir berbatu menggali tulang dinosaurus, atau membungkuk di atas sebongkah batu di laboratorium, perlahan-lahan memotong lapisan sedimen kuno untuk mengungkapkan sisa-sisa fosil dari zaman lampau.
Tetapi menurut sebuah makalah baru yang ditulis oleh ahli paleontologi dari University of Bristol, bahwa citra ilmuwan dinosaurus yang sendirian dan berdebu sangat ketinggalan zaman.
John Cunningham, penulis utama makalah itu, mengatakan studi modern tentang hewan yang punah didorong oleh teknologi pencitraan mutakhir, pemodelan 3D dan rekonstruksi dan diseksi virtual — memajukan pengetahuan kita tentang hewan purba tetapi juga spesies lain yang lama dan baru.
Teknik-teknik pencitraan baru bahkan memungkinkan fosil dihilangkan secara virtual dari batuan di sekitarnya, menghemat waktu berbulan-bulan atau bertahun-tahun untuk pekerjaan yang cermat; tulang virtual yang dihasilkan dapat dengan mudah dibagikan dan dipelajari, atau bahkan dicetak.
Seperti halnya dengan banyak industri lain, pencetakan dan pemodelan 3D membantu para paleontolog mendapatkan pandangan yang lebih jelas pada fosil daripada sebelumnya. Dengan model 3D, para ilmuwan dapat memanipulasi bagian spesifik spesimen untuk studi lebih lanjut, mengganti bagian yang hilang dengan data dari bagian lain tulang itu atau merekonstruksi tengkorak secara digital atau struktur kompleks lain yang telah diratakan atau terdistorsi selama proses fosilisasi. Jaringan lunak, seperti bagian dalam kasing otak, atau otot yang menempel pada titik-titik yang dapat dilihat pada tulang, juga dapat direkonstruksi secara virtual.
Setelah model-model yang tepat ini dibuat, fosil-fosil tersebut dapat diuji dengan cara-cara baru, seperti melakukan analisis biomekanik, dengan cara yang sama dengan para insinyur struktural menguji jembatan dan bangunan sebelum mereka dibangun. Ini dapat memberi tahu para ilmuwan bagaimana hewan tertentu bisa berjalan, apa yang dimakannya, seberapa cepat ia bisa bergerak, dan jenis gerakan apa yang tidak dapat ia lakukan karena keterbatasan tulang dan ototnya.
Kemajuan dalam pencitraan sinar-X dan mikroskop elektron, yang menggunakan berkas elektron untuk membuat gambar spesimen, juga memungkinkan para ilmuwan untuk mengintip dengan tingkat detail yang mengejutkan tidak hanya ke dalam batuan yang mengandung fosil yang belum sepenuhnya terpapar secara fisik, tetapi di dalam tubuh hewan-hewan itu sendiri.
Sebuah tim di Jerman, misalnya, baru-baru ini mengumumkan bahwa mereka telah menemukan burung paling awal yang diketahui untuk menyerbuki tanaman karena mereka dapat melihat dan membedakan beberapa spesies butiran serbuk sari dalam perut fosil 47 juta tahun yang lalu.
Hebatnya, Cunningham mengatakan ada metode yang lebih tepat untuk pencitraan. Synchrotron tomography, yang menggunakan akselerator partikel untuk menghasilkan sinar-X yang sangat terang, menghasilkan gambar yang tepat dan bersih, kata Cunningham, membuat struktur yang terlihat lebih kecil dari seperseribu milimeter, atau seperseratus ketebalan bintang rambut manusia. .
“Menggunakan tomografi synchrotron, kami telah dapat memvisualisasikan struktur subseluler yang diawetkan termasuk kemungkinan nuklei, ” kata Cunningham. "Bahkan mungkin untuk membedah struktur seperti itu sepenuhnya secara virtual."
Gambar ini menunjukkan bagaimana foto-foto fosil (kiri) direkonstruksi dengan alat digital (kanan). (University of Bristol) Big Dino Data Memindahkan data dari koleksi fosil besar-besaran dari rak spesimen berdebu ke dunia maya, bagaimanapun, adalah masalah lain sama sekali. Mark Norell, ketua divisi paleontologi di American Museum of Natural History, dan timnya telah menghabiskan banyak waktu mendigitalkan file mereka. "Kami memiliki pemindai di sini di lokasi dan beroperasi hampir 24 jam sehari, " katanya. Meskipun memakan waktu lama untuk membuat, tumpukan data fosil digital yang tumbuh cepat menawarkan peluang baru untuk kolaborasi, bersama dengan kemampuan untuk membandingkan puluhan spesimen dari lembaga di seluruh dunia.
Misalnya, kata Norell, salah seorang muridnya baru saja menyelesaikan disertasi yang melibatkan rekonstruksi telinga dalam ular hidup dan fosil. Dia memasukkan sekitar seratus spesimen, tetapi "sebenarnya hanya memindai sekitar setengahnya, " kata Norell. "Yang lain adalah hal-hal yang sudah diterbitkan orang lain [jadi] pemindaian mentah itu sudah diunggah."
Namun terlepas dari kemajuannya, Cunningham dan timnya mengatakan undang-undang lama yang mengikat hak cipta fosil dengan museum, dan kurangnya infrastruktur elektronik skala besar untuk menyimpan dan berbagi data, menahan medan dari kemajuan yang lebih cepat.
Beberapa peneliti juga tidak tertarik untuk berbagi data sebagaimana mestinya, bahkan setelah diterbitkan, jika ada potensi untuk studi lebih lanjut terkubur dalam data, kata Cunningham. Banyak museum yang memberi hak cipta atas fosil mereka, yang mencegah berbagi hukum, dan yang lainnya juga mengeksploitasi teknologi paleontologi mutakhir untuk keuntungan, katanya.
"Beberapa orang khawatir akan memungkinkan akses luas ke data digital karena itu berarti siapa pun yang memiliki akses ke printer 3D dapat mulai mencetak model, " kata Cunningham - yang mungkin baik untuk para penghobi dan guru sains sekolah menengah tetapi dapat merusak intinya dari lembaga yang memiliki data.
Selain mengumpulkan data itu sendiri, tantangan besar bagi lembaga adalah kemampuan untuk menyimpan, memelihara, dan menyediakan sejumlah besar data yang sekarang dihasilkan oleh ahli paleontologi, kata Cunningham.
Namun, di AS, Norell mengatakan ada beberapa repositori data — seperti Digimorph di University of Austin, MorphoBank di Stony Brook, atau Morphbank di Florida State University — tersedia untuk para peneliti. Dia juga tidak berpikir rintangan teknis dan finansial untuk menyimpan dan berbagi data adalah semua yang sulit diatasi.
"Saya bekerja dengan sekelompok astronom di museum ini, dan jenis data yang mengalir dari instrumen mereka seperti tiga urutan besarnya lebih besar dari jenis data yang kita dapatkan dari studi tomografi, " kata Norell. "Jadi itu masalah, tapi itu bukan masalah."
Belajar Dari Kehidupan
Namun, keduanya sepakat bahwa salah satu masalah utama yang kini dihadapi bidang paleontologi adalah betapa sedikit yang kita ketahui tentang hewan modern yang masih hidup.
Seperti yang ditunjukkan oleh Cunningham dan penulis lain dalam makalah mereka, "... keterbatasan utama dalam membaca catatan fosil sekarang terletak pada prinsipnya, dan agak ironisnya, dengan kondisi pengetahuan anatomi biota yang hidup yang buruk."
Norell telah mengalami masalah ini juga. Laboratoriumnya telah merekonstruksi otak dinosaurus yang terkait erat dengan burung. Tetapi ketika mereka mulai mencari data komparatif pada hewan modern, mereka tidak dapat menemukan peta aktivasi otak tunggal untuk burung yang hidup. Jadi rekan-rekannya di Laboratorium Nasional Brookhaven harus membuat helm pemindaian PET kecil untuk burung, dan mengumpulkan data modern yang mereka butuhkan untuk perbandingan kuno mereka sendiri.
"Sebelumnya, sebagian besar ahli paleontologi dilatih sebagai ahli geologi, " kata Norell. "Sekarang ... kebanyakan dari kita menganggap diri kita sebagai ahli biologi yang bekerja pada fosil kadang-kadang."
