Trots årtionden av ansträngningar har forskare aldrig återfunnit dinosaurie-DNA. De flesta paleontologiska studier idag fokuserar fortfarande på att leta efter spår av ursprungligt organiskt material i fossil, men DNA har inte överlevt tidens tand. Mycket av vad vi vet om dinosaurier kommer från fossiliserade ben och tänder. Dessa hållbara lämningar bevaras väl, men de ger bara begränsad insikt i hur dessa djur faktiskt levde. Mjuka vävnader å andra sidan kan avslöja mycket mer. Dessa sällsynta fossiliserade material inkluderar muskler och ligament, pigment eller till och med hud (som fjäll eller fjädrar). De ger viktiga ledtrådar om utseende, rörelse och beteende.

En annan typ av mjuk vävnad som ibland bevaras inuti ben är blodkärl. Mitt forskarteam och jag identifierade bevarade blodkärl i ett Tyrannosaurus rex-fossil, och våra resultat publicerades nyligen i Scientific Reports. Som fysikstudent på grundnivå vid University of Regina gick jag med i en forskargrupp som använde partikelacceleratorer för att studera fossil. Under den tiden använde jag avancerade 3D-bildtekniker för att undersöka ett T. rex-ben och lade märke till strukturer som såg ut att vara blodkärl. Nästan sex år senare doktorerar jag nu och fortsätter att tillämpa fysikbaserade metoder för att förbättra hur fossil analyseras.

De bevarade kärlen kom från ett extraordinärt exemplar känt som Scotty. Inrymt på Royal Saskatchewan Museum i Kanada är Scotty den största T. rex som någonsin upptäckts och en av de mest kompletta. Bevis tyder på att Scotty levde ett svårt liv för cirka 66 miljoner år sedan. Många av dess ben visar tecken på skada, möjligen från strid med en annan dinosaurie eller från sjukdom. Ett revben sticker ut och visar en stor fraktur som bara delvis hade läkt. När ben skadas ökar kroppen blodkärlsaktiviteten i det drabbade området för att stödja läkning. Strukturerna vi observerade i Scottys revben verkar vara en del av den processen och bildar ett tätt nätverk av mineraliserade kärl som vi rekonstruerade med hjälp av 3D-modeller.

Avancerad bildbehandling avslöjar dolda strukturer - Att studera insidan av fossilben innebär två stora utmaningar. För det första måste forskare titta inuti utan att skada exemplaret. För det andra är fossiliserade ben extremt täta eftersom mineraler har ersatt det ursprungliga organiska materialet under miljontals år. Vi övervägde först att använda en datortomografi (CT), liknande de som används inom medicinen. Även om denna metod är icke-förstörande kan vanliga CT-skannrar inte penetrera den täta strukturen hos stora fossil. Istället vände vi oss till synkrotronljus, en kraftfull form av högintensiva röntgenstrålar som produceras vid specialiserade partikelacceleratoranläggningar. Denna teknik gjorde det möjligt för oss att visualisera små inre detaljer som blodkärl med anmärkningsvärd klarhet. Synkrotronavbildning gjorde det också möjligt att analysera den kemiska sammansättningen av strukturerna. Kärlen hade bevarats som järnrika mineraliserade avgjutningar, vilket är en vanlig fossiliseringsprocess. Intressant nog uppträdde de i två distinkta lager, vilket återspeglar en komplex miljöhistoria som bidrog till deras bevarande.

Vad blodkärl avslöjar om dinosaurieliv - Den delvis läkta frakturen i Scottys revben erbjuder en sällsynt möjlighet att studera hur en T. rex återhämtade sig från skada. Genom att undersöka de bevarade blodkärlen kan forskare få insikt i läkningsprocesser och överlevnadsstrategier hos stora rovdinosaurier. Detta arbete kan också ge en grund för jämförelse med andra dinosauriearter och med moderna djur som fåglar, vilka är nära besläktade med dinosaurier. Resultaten kan också vägleda framtida fossilupptäckter. Ben som visar tecken på skada eller sjukdom kan vara mer benägna att bevara blodkärl eller andra mjuka vävnader, vilket hjälper forskare att rikta in sig på lovande exemplar. Med kombinationen av fysik, paleontologi och avancerad bildteknik börjar forskare avslöja detaljer om dinosauriebiologi som en gång ansågs omöjliga.