ความท้าทาย: เมื่อนักวิจัยสองคนเริ่มโครงการที่มีความทะเยอทะยานซึ่งมุ่งเน้นไปที่ไทลาซีนที่สูญพันธุ์ไปแล้วในปัจจุบัน เพื่อที่จะทำการวิเคราะห์ได้อย่างถูกต้องแม่นยำ พวกเขาต้องการวิธีที่ง่ายและไม่ทำลายในการจับภาพกะโหลกศีรษะของสัตว์หลายร้อยชนิดจากหลายสิบสายพันธุ์แบบดิจิทัลในระดับมิลลิเมตร 3D

วิธีแก้ปัญหา: Artec Space Spider, Artec Studio

ผลลัพธ์: ด้วยการใช้ Artec Space Spider ที่มีน้ำหนักเบา นักวิจัยได้เยี่ยมชมคอลเล็กชันของพิพิธภัณฑ์ทั่วโลก และด้วยการสัมผัสเพียงเล็กน้อยและไม่เสี่ยงต่อความเสียหาย ในเวลาเพียงไม่กี่นาทีต่อตัวอย่าง สแกนกะโหลกทั้งหมด 223 กะโหลกจาก 57 สายพันธุ์ที่กินพืชเป็นอาหาร สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยสามารถดำเนินการศึกษานวัตกรรมของพวกเขาได้ ซึ่งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงประวัติวิวัฒนาการที่เป็นเอกลักษณ์ของไทลาซีน

ไทลาซีนตัวผู้และตัวเมียใน National Zoo, Washington, D.C. โดย E.J.K. Baker ปี 1904 ภาพในโดเมนสาธารณะ ระบายสีโดย D.S. Rovinsky

แม้จะถูกเรียกว่า “หมาป่า” ของแทสเมเนียเนื่องจากความคล้ายคลึงกันทางกายภาพที่โดดเด่นของมัน แต่ไทลาซีนก็ไม่ใช่หมาป่าเลย ความคล้ายคลึงของมันนั้นแข็งแกร่งมากจนเกือบทุกคน ทั้งนักวิทยาศาสตร์และประชาชนทั่วไป สันนิษฐานโดยธรรมชาติว่ามันมีวิวัฒนาการไปตามเส้นทางที่ใกล้เคียงกับหมาป่า

แต่นักชีววิทยาวิวัฒนาการทีมหนึ่งคิดต่าง และพวกเขาเดินทางรอบโลกเพื่อค้นหาความจริงทางวิวัฒนาการเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตลึกลับนี้

ด้วยเครื่องสแกน Artec 3D ในมือ นักวิจัยของ Monash University Dr. Douglass Rovinsky และ Dr. Justin W. Adams เยี่ยมชมพิพิธภัณฑ์และคอลเล็กชันของมหาวิทยาลัยทั่วโลก จับภาพตัวอย่างหลายร้อยชนิดจากสปีชีส์ต่าง ๆ ที่จำเป็นสำหรับการศึกษาประเภทนี้อย่างครอบคลุมที่สุดเท่าที่เคยมีมา ดำเนินการอย่างหนึ่งที่จะทดสอบอย่างเข้มงวดว่าแท้จริงแล้วไทลาซีนนั้นวิวัฒนาการมาบรรจบกับหมาป่าหรือไม่

วิวัฒนาการบรรจบกัน

ในทางชีววิทยา วิวัฒนาการมาบรรจบกันนั้นหมายถึงกระบวนการที่สิ่งมีชีวิตที่ไม่เกี่ยวข้องกันซึ่งไม่มีบรรพบุรุษร่วมกันเมื่อเร็ว ๆ นี้ วิวัฒนาการลักษณะที่คล้ายกันโดยอิสระหลังจากที่ต้องปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมหรือสภาพทางนิเวศที่คล้ายคลึงกัน

พูดอีกอย่างก็คือ ถ้าสองสปีชีส์ที่แตกต่างกันมาบรรจบกัน พวกมันอาจดูเหมือนมีความเกี่ยวข้องทางพันธุกรรม ทั้งที่ความจริงแล้วพวกมันไม่ได้เกี่ยวข้องกัน

ตัวอย่างของสปีชีส์ที่มาบรรจบกัน:

เต่าและหอยทาก: ทั้งคู่พัฒนาเปลือกแข็งเพื่อปกป้องพวกมันจากผู้ล่า แต่ในขณะที่เต่าเป็นสัตว์เลื้อยคลาน (เช่น กิ้งก่าและงู) หอยทากก็เป็นสัตว์จำพวกมอลลัสก์ (เช่น เพรียง, หอยกาบ และหมึก)

หมึกและนกกระตั้ว: ในขณะที่ตัวหนึ่งว่ายน้ำและอีกตัวหนึ่งบิน พวกมันต่างพัฒนาจะงอยปากแข็งแยกกันเพื่อแยกเหยื่อออกจากกัน ไม่ว่าจะเป็นหมึกกินปูทะเลน้ำลึก หรือนกกระตั้วขบถั่วลิสงหรือแมลงที่เคลื่อนไหวช้าๆ

ในกรณีของไทลาซีนเป็นเวลากว่าศตวรรษ นักวิจัยส่วนใหญ่สันนิษฐานง่าย ๆ ว่ารูปร่างโดยรวม “เหมือนสุนัข” หมายความว่ามันมีความคล้ายคลึงกับหมาป่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพราะมันไม่คล้ายกับสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้องกลุ่มอื่น ถูกค้นพบและอธิบาย

และการศึกษาจำนวนมากเริ่มต้นด้วยข้อสันนิษฐานนี้ในใจ โดยมีนักวิชาการเพียงไม่กี่คนที่ตั้งคำถามเกี่ยวกับการตีความว่าไทลาซีนโดยพื้นฐานแล้วเป็นเพียงหมาป่าที่มีกระเป๋า

จากมวลกายสู่การบรรจบกัน

เมื่อเผชิญกับข้อสันนิษฐานที่แพร่หลายเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่น่าทึ่งนี้ซึ่งสูญพันธุ์ไปเมื่อเกือบหนึ่งศตวรรษก่อน Rovinsky และ Adams มุ่งมั่นที่จะอธิบายความเข้าใจที่ถูกต้องและสมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับ thylacine และวิถีชีวิตที่สูญหายไปในปัจจุบัน

ดังที่ Adams อธิบายว่า “โชคไม่ดีที่ย้อนกลับไปเมื่อไทลาซีนยังอยู่กับเรา ไม่มีใครเคยบันทึกข้อมูลประวัติศาสตร์ธรรมชาติพื้นฐานเกี่ยวกับสัตว์ชนิดนี้ ซึ่งรวมถึงข้อมูลเกี่ยวกับมวลร่างกายของมัน, ความชอบด้านอาหาร, กลยุทธ์ในการล่าเหยื่อ, พฤติกรรมที่มีผลต่อการเคลื่อนที่ และลักษณะที่อยู่อาศัย หากไม่มีรายละเอียดเหล่านี้ ก็เป็นไปไม่ได้เลยที่จะเริ่มเข้าใจว่าแท้จริงแล้วไทลาซีนเป็นสิ่งมีชีวิตประเภทใด”

นักวิจัย Douglass S. Rovinsky สแกนกะโหลกไทลาซีนด้วยซอฟต์แวร์ Space Spider และ Artec Studio

จากการศึกษาก่อนหน้านี้ที่สร้างค่าเฉลี่ยมวลกายของไทลาซีนที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญมากกว่าที่ได้รับการสันนิษฐานหรือใช้ในการศึกษาวิจัย ในงานล่าสุดของพวกเขา Rovinsky และ Adams ได้ตรวจสอบและวิเคราะห์รูปแบบความคล้ายคลึงกันระหว่างไทลาซีนและสายพันธุ์อื่น ๆ อย่างลึกซึ้งในสามรูปแบบที่แตกต่างกัน พื้นที่: รูปร่างกระโหลก, อาหาร และขนาดเหยื่อสัมพัทธ์

จากการพิจารณาทุกอย่าง การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าไม่มีพื้นฐานสำหรับการตีความรูปร่างของกะโหลกศีรษะของไทลาซีนว่าบรรจบกับหมาป่า และด้วยเหตุนี้ ไทลาซีนจึงไม่มีพฤติกรรมการกินอาหารหรือนิเวศวิทยาอาหารที่คล้ายกัน

ในทางกลับกัน Rovinsky และ Adams ระบุว่าไทลาซีนแสดงการบรรจบกันกับสัตว์จำพวก canids ที่หลากหลาย รวมถึงสุนัขจิ้งจอกแอฟริกา (Lupulella adusta, Lupulella mesomelas) และสุนัขจิ้งจอกในอเมริกาใต้บางชนิด รวมถึง Pampas fox (Lycalopex gymnocercus) และ Maned wolf (Chrysocyon brachyurus)

การสแกน 3D เพื่อเก็บข้อมูลกะโหลก

ภาพซ้อนทับกะโหลก: รูปร่างกะโหลกโดยเฉลี่ยของหมาป่าสีเทา (สีน้ำเงิน), ไทลาซีน (สีชมพู) และกลุ่ม Canids (สีเขียว) ที่มาบรรจบกันอย่างมีนัยสำคัญซ้อนทับในซอฟต์แวร์ Artec Studio เพื่อให้เห็นความแตกต่างของรูปร่าง รูปร่างกลุ่มที่มาบรรจบกันคือรูปร่างกะโหลกเฉลี่ยของสัตว์จำพวกสุนัข 4 สายพันธุ์ที่แตกต่างกัน หมาป่าเคราขาว, หมาจิ้งจอกหลังดำและหมาจิ้งจอกข้างลาย และสุนัขจิ้งจอกแพมพัส

เพื่อที่จะวัดและศึกษารูปร่างกระโหลกศีรษะของสปีชีส์ที่หายากและเพิ่งสูญพันธุ์นี้ได้อย่างแม่นยำ ตัวอย่างส่วนใหญ่จะถูกเก็บไว้ในคอลเลกชันที่มีการเข้าถึงที่จำกัดและควบคุมได้ จึงมีการเรียกร้องให้ใช้วิธีการแบบไม่ทำลายข้อมูลในช่วงมิลลิเมตร

Rovinsky ให้ความเห็นว่า “เมื่อเราได้รับอนุญาตให้เข้าถึงตัวอย่างบางอย่างที่พิพิธภัณฑ์ สิ่งสุดท้ายที่ภัณฑารักษ์ต้องการคือกังวลเกี่ยวกับรอยขีดข่วนหรือความเสียหายอื่น ๆ จากคาลิเปอร์หรืออุปกรณ์วัดด้วยมือ ไม่ต้องพูดถึงการจัดการที่มากเกินไปสำหรับการจัดตำแหน่งใหม่ และการวางเครื่องหมายหรือเป้าหมายบนตัวอย่างเหล่านี้อาจเป็นเรื่องที่คิดไม่ถึง”

Artec Space Spider

นี่คือสิ่งที่ทำให้การเลือกใช้เครื่องสแกน 3D สำหรับโครงการมีความสำคัญมากขึ้น Rovinsky และ Adams อาศัย Artec Space Spider ซึ่งเป็นเครื่องสแกนสี 3D แบบพกพาน้ำหนักเบาที่จับจุดข้อมูลได้มากถึง 1 ล้านจุดต่อวินาที ด้วยความแม่นยำ 0.05 มม. (เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์) Rovinsky และ Adams จับกะโหลกของตัวอย่างได้ในเวลาไม่กี่นาที

Adams แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับการเปรียบเทียบ Space Spider กับการใช้คาลิปเปอร์และไม้บรรทัดแบบดั้งเดิมในบรรพชีวินวิทยา Adams กล่าวว่า “ไทลาซีน รวมถึงสปีชีส์อื่น ๆ ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว และสิ่งมีชีวิตใด ๆ ล้วนไม่ใช่ตัวตนแบบสองมิติ (2D)”

เขากล่าวต่อว่า “ดังนั้น หากเราพยายามอธิบายรูปร่างของสิ่งมีชีวิตโดยใช้การวัดแบบ 2D ก็จะไม่สามารถจับภาพรูปแบบทางชีววิทยาที่แตกต่างกันอย่างละเอียดและปรับให้เข้ากับหน้าที่เฉพาะได้ นั่นเป็นเหตุผลที่เครื่องสแกน Space Spider ของเรามีความสำคัญสูงสุดสำหรับการศึกษานี้”

กะโหลกของสัตว์ทั้งหมด 223 ตัวจากสัตว์กินพืช 57 ชนิดได้รับการสแกน รวมทั้งไทลาซีน, ไฮยีน่า, ชะมด, พังพอน, ควอล, ฟอสซ่า, สุนัข, แรคคูน และอื่น ๆ

ต้นไม้สายวิวัฒนาการ: กะโหลกตัวแทนของ 57 สปีชีส์ที่ใช้ในการศึกษา จัดเรียงตามสายวิวัฒนาการ (ความเกี่ยวข้องทางวิวัฒนาการ) และสีตามวงศ์ (เช่น วงศ์เสือและแมวมีสีเขียว, วงศ์สุนัขเป็นสีฟ้าอ่อน เป็นต้น)

สายพันธุ์ที่หลากหลายถูกนำเข้ามาในกระบวนการทำงานเพื่อให้แน่ใจว่าชุดข้อมูลและการวิเคราะห์ที่สมบูรณ์จะมีความสมดุลเพียงพอ

จากมุมมองของวิวัฒนาการ รวมถึงสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้องที่กินเนื้อเป็นอาหารอื่น ๆ นอกเหนือจากไทลาซีน เช่น ควอล เป็นสิ่งที่จำเป็น เช่นเดียวกับสัตว์กินเนื้อขนาดเล็กอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อีเห็น, ชะมด และพังพอน

จากนั้นการสแกนจะถูกเปลี่ยนเป็นโมเดล 3D ในซอฟต์แวร์ Artec Studio และส่งออกไปยังซอฟต์แวร์อื่น ๆ รวมถึง Geomagic Studio (รุ่นก่อนของ Geomagic Wrap) สำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณของรูปร่าง 3D ทั่วกระโหลกของสปีชีส์ที่เลือก

ตั้งแต่การสแกนไปจนถึงการวิเคราะห์ชุดข้อมูล

ภาพหน้าจอของซอฟต์แวร์ Geomagic Studio ซึ่งแสดงการวางแนวตาข่ายใหม่และการจัดตำแหน่งก่อนใช้งานในโปรแกรม morphometrics ทางเรขาคณิต 3D

หลังจากการสแกน การวิเคราะห์ 3D Geometric Morphometrics (รูปร่าง) ที่ตามมาจำเป็นต้องวางจุดสังเกตทางกายวิภาค 381 จุดบนพื้นผิวของกะโหลก 3D แต่ละอันแบบดิจิทัล

จุดสังเกตเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อระบุและจับลักษณะรูปร่างที่แตกต่างกันของกะโหลกได้อย่างแม่นยำ และเมื่อใช้ร่วมกับการวิเคราะห์เชิงปริมาณ ทำให้นักวิจัยสามารถแก้ไขปัญหาต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับรูปร่างและรูปร่างของมันได้

เทมเพลตจุดสังเกตที่สร้างขึ้นบนกะโหลกรูปร่างเฉลี่ยโดยประมาณของรู (Cuon alpinus) ซึ่งแสดงที่ด้านข้าง (a), ด้านบน (b) และด้านล่าง (c) เส้นโค้งและกึ่งแลนด์มาร์กช่วยให้สามารถรวบรวมข้อมูลในพื้นที่ “ไร้จุดเด่น” ของกะโหลกได้

บทสรุปและการเปิดเผยใหม่

ผลของการวิเคราะห์และการทดสอบการบรรจบกันช่วยเติมเต็มคำถามก่อนหน้านี้เกี่ยวกับนิเวศวิทยาอาหารของไทลาซีน ซึ่งถูกวางโดยนักวิจัยที่เคยดูความสามารถในการกัดของสปีชีส์นี้

ไทลาซีนไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อกำจัดสัตว์ขนาดใหญ่ ในการทำเช่นนี้ สัตว์จำเป็นต้องมีกรามที่แข็งแรง และไทลาซีนไม่มีสิ่งนี้

แรงกัดที่น่านับถือซึ่งจำเป็นสำหรับการฉีกสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดใหญ่อย่างที่รู้กันว่าหมาป่าทำนั้น ไม่น่าจะเป็นไปได้ด้วยโครงสร้างกะโหลกที่บอบบางกว่าของไทลาซีน

ในทางกลับกัน ข้อมูลแสดงให้เห็นการสนับสนุนที่สำคัญสำหรับการบรรจบกันระหว่างไทลาซีนและหมาจิ้งจอกแอฟริกา เช่นเดียวกับสุนัขจิ้งจอกอเมริกาใต้ โดยมีการสนับสนุนน้อยกว่าสำหรับการบรรจบกันของหมาป่าไคโยตีและจิ้งจอกแดง

แต่ในขณะที่ Rovinsky และ Adams เสริมการศึกษาของพวกเขาไทลาซีนอาจแสดงการบรรจบกันกับ canids เหล่านี้ที่ปรับให้กินเหยื่อขนาดเล็ก – แต่พวกมันไม่เหมือนกัน

ผลการวิจัยเหล่านี้เมื่อรวมกับผลจากการศึกษากายวิภาคของสปีชีส์ก่อนหน้านี้ยังคงเน้นย้ำว่าไทลาซีนเป็นสัตว์ที่มีเอกลักษณ์อย่างแท้จริงในประเภทเฉพาะของมันเอง

การตีความอย่างมีศิลปะของไทลาซีน โดย Damir Martin

ไทลาซีนเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีประวัติอันยาวนานย้อนไปถึงยุค Oligocene เมื่อกว่า 23 ล้านปีก่อน และไม่ใช่ทั้ง “หมาป่าที่มีกระเป๋าหน้าท้อง” หรือ “เสือที่มีกระเป๋าหน้าท้อง” และไม่ใช่ “หมาจิ้งจอกที่มีกระเป๋าหน้าท้อง” สำหรับเรื่องนั้น

ในคำพูดของ Rovinsky “หลังจากจงใจลบสิ่งมีชีวิตนี้ออกจากโลก อย่างน้อยที่สุดที่เราทำได้ก็คือให้ความเคารพที่มันสมควรได้รับในที่สุด”

เดินหน้าสำรวจอดีต

มีแผนในอนาคตสำหรับการศึกษาร่วมกันที่มุ่งเน้นไปที่การสำรวจกรามล่าง (ขากรรไกรล่าง) ของไทลาซีน เพื่อแสดงความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นยิ่งขึ้นกับพฤติกรรมการกินอาหาร

การศึกษาเพิ่มเติมรวมถึงโครงการเพื่อตรวจสอบข้อศอกและเท้าของไทลาซีน เพื่อดูว่าเราสามารถเริ่มเข้าใจรูปแบบการเคลื่อนไหวของสัตว์และวิธีการจับเหยื่อได้ชัดเจนเพียงใด

Rovinsky เสริมว่า “เรายังมีอะไรอีกมากมายที่จะเพิ่มเข้าไปในภาพของไทลาซีน ฉันหวังว่านักวิจัยในอนาคตจะสำรวจแง่มุมอื่น ๆ ของการบรรจบกันเกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพของไทลาซีน เนื่องจากสิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับสัตว์ที่สูญหายนี้”