นักวิทยาศาสตร์ ทำการวิจัยฟอสซิลไดโนเสาร์กินพืชขนาดจิ๋วพบในแอฟริกา

ไดโนเสาร์กินพืชขนาดจิ๋วที่พบในแอฟริกากลายเป็นฟอสซิลอยู่ในหินแข็งจนสกัดไม่ออก ต้องใช้แสงซินโครตรอนส่องดูรายละเอียด

แม้จะเป็นฟอสซิลที่ค่อนข้างสมบูรณ์ แต่ฟอสซิลไดโนเสาร์กินพืชพันธุ์ขนาดเล็ก “เฮเทอรอนดอนโทซอรัส ทัคกิ” (heterondontosaurus tucki) ซึ่งเคยท่องอยู่บนโลกนี้เมื่อ 200 ล้านปีก่อนนั้น ฝังอยู่ในหินแข็งทำให้ยากที่จะสกัดออกมาเพราะอาจเสี่ยงแตกหักได้

ตัวอย่างฟอสซิลดังกล่าวค้นพบที่ถ้ำทางภาคตะวันออกของแอฟริกา โดย บิลลี เดอ เคลิร์ก (Billy de Klerk) นักบรรพชีวินวิทยา ซึ่งปัจจุบันเป็นภัณฑรักษ์เกษียณของพิพิธภัณฑ์อัลบานี (Albany Museum) นิวยอร์ก สหรัฐฯ โดยเขาได้พบโครงกระดูกไดโนเสาร์ร่างเล็กนี้ที่ก้นลำธารบนฟาร์มใกล้ๆ เมืองขนาดเล็กในอีสเทิร์นเคป แอฟริกาใต้

ด้วยความช่วยเหลือจากสมาชิกพิพิธภัณฑ์อัลบานี เดอ เคลิร์ก และ จอห์น เฮปเปิล (John Hepple) ช่างเทคนิคจากภาควิชาธรณีวิทยาในมหาวิทยาลัยโรดส์ (Rhodes University) ได้ช่วยกันสกัดและพยายามเอาหินออกจากโครงกระดูกให้มากพอที่จะจำแนกตัวอย่างได้

เดอ เคลิร์กบอกว่าหากทิ้งไว้อีกแค่ไม่กี่ปีตัวอย่างคงถูกน้ำซัดหายไป ซึ่งพวกเขาไปถึงตัวอย่างได้ถูกที่ถูกเวลาพอดี แต่การเตรียมความพร้อมในการทำงานนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้ เพราะโครงกระดูกนั้นมีขนาดเล็กเกินไป อีกทั้งยังเปรอะบางด้วย ส่วนหินที่อยู่รอบๆ นั้นก็แข็งเกินไป

เพื่อศึกษากายวิภาคของไดโนเสาร์ ศ.โจนาห์ ชัวนิแยร์ (Jonah Choiniere) จึงนำทีมนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันศึกษาวิวัฒนาการ (Evolutionary Studies Institute) ของมหาวิทยาลัยวิทวอเตอร์สแตนด์ (University of the Witwatersrand) หรือมหาวิทยาลัยวิทส์ในแอฟริกาใต้ รวมทีมกับนักบรรพชีวินวิทยาจากสำนักบริการวิจัยแสงซินโครตรอนยุโรป (European Synchrotron Radiation Facility: ESRF) ในฝรั่งเศส ซึ่งนำโดย ดร.แวงซองต์ แฟร์นองเดซ์ (Vincent Fernandez) เพื่อใช้เทคโนโลยีขั้นสูงในการศึกษาโครงสร้างของฟอสซิล นั่นจึงป็นจุดเริ่มต้นในการนำแสงซินโครตรอนมาศึกษาฟอสซิลชิ้นนี้

ทั้งนี้วิจัยจากแอฟริกาใต้และฝรั่งเศสได้ใช้รังสีเอ็กซ์พลังงานสูงจากเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน ศึกษาโครงสร้างฟอสซิลไดโนเสาร์ โดยไม่ทำให้ตัวอย่างได้รับความเสียหาย และให้รายละเอียดได้อย่างมาก โดยรายละเอียดจากรังสีเอ็กซ์เผยให้เข้าใจว่าไดโนเสาร์จิ๋วนี้กินอาหารอย่างไร เคลื่อนไหวอย่างไร และหายใจอย่างไร

หลังจากใช้รังสีเอกซ์ที่ผลิตจากเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนศึกษาฟอสซิลอยู่ 5 วัน รายละเอียดของโครงสร้างฟอสซิลบอกให้ทราบว่า เฮเทอรอนดอนโทซอรัสเป็นไดโนเสาร์ขนาดเล็กที่กินพืช โดยมีฟันบดที่กรามด้านหลัง และมีเขี้ยวขนาดใหญ่ด้านหน้า

“ยังมีอะไรอีกมากที่เรายังไม่รู้เกี่ยวกับไดโนเสาร์กินพืชในยุคต้นๆ และเราก็ต้องการตัวอย่างใหม่ๆ เหมือนตัวอย่างนี้ และทคโนโลยีใหม่ๆ อย่างเทคโนโลบีซินโครตรอนเพื่อเติมเต็มช่องว่างเหล่านั้น” ศ.ชัวนิแยร์จากสถาบันศึกษาวิวัฒนาการของมหาวิทยาลัยวิทส์กล่าว

หลังเก็บข้อมูลจากการศึกษาด้วยแสงซินโครตรอนอยู่ 5 วัน ศ.ชัวแนร์และทีมนักวิทยาศาสตร์ก็ได้เห็นภาพครั้งแรก ซึ่งพวกเขามีปฏิกิริยาต่อผลศึกษาที่ได้รับไปในทิศทางเดียวกัน

“อัศจรรย์มาก!” คือสิ่งที่หัวหน้าทีมบ่งบอกถึงปฏิกิริยาที่พวกเขามี ซึ่งทันทีที่เปิดภาพเหล่านั้น พวกเขาก็บอกบางอย่างเกี่ยวกับกะโหลกของไดโนเสาร์ได้ทันที หนึ่งในสิ่งที่พอจะบอกได้คือไดโนเสาร์ตัวนี้น่าจะยังเด็ก เพราะชิ้นส่วนกะโหลกยังไม่เชื่อมต่อกันสนิท

“เราบอกได้ด้วยว่า จริงๆ แล้วเราสามารถสร้างภาพโครงสร้างของกะโหลกใหม่ได้ดีเยี่ยมมากๆ ในการสแกนครั้งแรกเราก็เห็นรอยโหว่ในกะโหลก ซึ่งมีเพื่ออวัยวะสร้างสมดุล เรายังสร้างภาพดิจิตอลของอวัยวะสมดุลของไดโนเสาร์นี้ และบอกได้ว่าพวกมันได้ยินได้อย่างไร และมีปฏิกิริยาต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไร นี่เป็นข้อมูลในแบบที่คุณไม่ทางได้จากการมองรูปกะโหลก 2 มิติ ดังนั้นมันจึงน่าตื่นเต้นอย่างมาก” ศ.ชัวนิแยร์ กล่าว

สำหรับการทำงานครั้งนี้เป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือระหว่างนักบรรพชีวินวิทยาในสำนักบริการวิจัยแสงซินโครตรอนยุโรปที่ฝรั่งเศสและแอฟริกาใต้ที่มีมายาวนาน อย่างเมื่อปีที่ผ่านมา ดร.เฟอร์นันเดซได้จัดการสแกนภาพตัวอ่อนหรือเอ็มบริโอของไดโนเสาร์ที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งพบในแอฟริกาใต้ เขาบอกด้วยว่านับแต่ร่วมมือกับแอฟริกาใต้ก็มีโอกาสได้สแกนภาพฟอสซิลจำนวนมา

ตลอด 2 ทศวรรษที่สำนักบริการวิจัยแสงซินโครตรอนยุโรปได้พัฒนาเทคนิคเพื่อการศึกษาทางบรรพชีวินวิทยา มีตัวอย่างฟัน กระดูกและกะโหลกจำนวนมากมาให้ศึกษา แต่การศึกษาฟอสซิลไดโนเสาร์จิ๋วนี้เป็นครั้งแรกที่ได้ศึกษาโครงสร้างที่สมบูรณ์ทั้งร่าง

ด้าน แคธลีน ดอลล์แมน (Kathleen Dollman) นักศึกษาปริญญาโทจากมหาวิทยาลัยวิทส์และเป็นส่วนหนึ่งของทีมศึกษาทางวิทยาศาสตร์ในครั้งนี้ คาดหวงัว่าจะได้นำเทคนิคศึกษาด้วยรังสีเอ็กซ์นี้ไปใช้ในการศึกษาฟอสซิลจระเข้ที่เธอกำลังศึกษาเพื่อสำเร็จปริญญา เธอบอกว่าเทคนิคสร้างภาพตัดขวางด้วยรังสีเอ็กซ์นี้ได้ปฏิวัติวงการบรรพชีวินวิทยา

“เรายังใช้เทคนิคเหล่านี้เพื่อทำความเข้าใจได้อีกมากเกี่ยวกับชีววิทยาของสัตว์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วเหล่านี้” แคธลีนกล่าว

สำหรับข้อมูลภาพไดโนเสาร์กินพืชขนาดจิ๋วที่ได้จากการศึกษาด้วยรังสีจากแสงซินโครตรอนครั้งนี้ มีปริมาณมากถึง 1 เทราไบต์ ซึ่งเปรียบได้กับข้อมูลในกระดาษ 60 กองที่สูงเท่าหอไอเฟล และต้องใ้ช้เวลาเกือบปีเพื่อประมวลผลทั้งหมด