Usare tecnologie di scansione 3D per studiare il nostro passato – un'intervista con una paleontologa

29/10/2014

Quali sono le scoperte rivoluzionarie e le nuove sfide della paleontologia? Cosa occorre per realizzare una scoperta che possa stravolgere la nostra visione della storia dell'umanità? Come possono le tecnologie di scansione 3D facilitare il lavoro dei ricercatori? Per trovare risposte a queste domande, il CEO di Artec 3D Artyom Yukhin ha parlato con la famosa paleontologa Louise Leakey, che ha utilizzato Artec Eva e Spider per scansire in 3D i fossili degli animali preistorici e degli ominidi trovati nel bacino del lago Turkana, in Kenya.

D: Innanzitutto, sono molto emozionato di conoscerla.

R: Beh, è molto emozionante conoscere anche lei, perché è molto divertente applicare la tecnologia per scansire questo vecchio fossile.

D: La ringrazio. L'antropologia scorre attraverso tre generazioni della sua famiglia: suo nonno Louis Leakey, sua nonna, suo padre e lei stessa. Come fa questa passione per la paleoantropologia a trasferirsi di generazione in generazione?

R: Penso che i miei nonni abbiano iniziato a lavorare a Olduvai, in Tanzania, nel 1930. Nessuno credeva che avrebbero trovato prove di origini umane in Africa. Così quando hanno finalmente trovato il teschio OH5, hanno reso l'Africa famosa. A quel punto mio padre e suo fratello passavano il loro tempo coi loro genitori a Olduvai e impararono tutto sui fossili. Quando i miei genitori iniziarono a lavorare a Turkana, anche noi abbiamo passato un sacco di tempo con loro sul campo, nella terra, e così abbiamo imparato parecchio del lavoro. A qualsiasi bambino piace trovare cose nella terra e sono anche molto bravi perché sono molto più vicini al suolo degli adulti.

D: Quando ha trovato il suo primo reperto davvero significativo e importante?

R: Forse la prima scoperta che ho fatto tutta da sola è stata quando avevo circa 7 anni, ho trovato un dente di una scimmia vecchia di 17 milioni di anni, ma non sapevo che fosse una scimmia e che fosse importante e l'ho solo raccolto e ho detto, “Oh, guarda, un dente. Non è carino?” E loro hanno detto, “Oh, dove l'hai trovato?”

D: Che scoperte vede come le più importanti per la scienza?

R: Penso che una di quelle realmente emozionanti sia stata la scoperta delle impronte di piede fossili in Tanzania, che erano datate 3,5 milioni di anni. Per lungo tempo questa è stata la prova più antica di deambulazione su due gambe. È un sentiero di circa 25 metri, coperto da cenere vulcanica che ha solidificato e ha preservato una sorta di fotografia istantanea del passato. Ci sono state scoperte come lo scheletro completo del ragazzo di Turkana che abbiamo trovato sulla riva occidentale del lago Turkana, datato a 1,6 milioni di anni. È ovviamente caduto in una palude, che è il motivo per cui le sue ossa sono così complete e non sono state mangiate dagli animali. Molto spesso i fossili che troviamo sono molto frammentari.

D: Quindi come definite che questi frammenti separati appartengono alla stessa specie?

R: Se, per esempio, ci sono differenti ossa del piede e hanno tutte la stessa texture e la stessa colorazione e arrivano tutte dalla stessa piccola area, allora ci sono buone probabilità che siano tutte la stessa cosa, ma non possiamo essere sicuri al 100% che sono dello stesso individuo a meno che non vengano anche esattamente dello stesso livello. Datiamo questi depositi mettendoli in riferimento agli strati di ceneri vulcaniche che siamo in grado di datare. È dunque molto importante per noi lavorare a stretto contatto con geologi.

D: Quali sono le nuove sfide, quali le domande aperte che ci sono nella paleoantropologia?

R: Penso che ciò che è realmente interessante ora sia lo sviluppo della genetica. Possiamo davvero guardare e capire in maggiore dettaglio negli ultimi 200 000 anni e possiamo davvero capire la dispersione di questi ominidi moderni dall'Africa e intorno al mondo attraverso questo tipo di indicatori genetici.

D: Sì, la genetica è davvero interessante e ci fornisce una gran quantità di informazioni. Ma quali sono le domande aperte nella Paleoantropologia?

R: Coi fossili, dobbiamo davvero trovare più esemplari per aiutarci a completare le specie che sappiamo essere esistite. Ovviamente gli ominidi, gli antenati dell'uomo rappresentano lo 1% di tutti i differenti fossili che troviamo. Spesso ci troviamo a collezionare maiali, cavalli, elefanti, roditori e tutti i tipi di altri animali che coesistevano con i nostri antenati umani.

D: I fossili animali aiutano a comprendere l'antropogenesi più facilmente?

R: Sì, è tutto collegato. Se sai che antilopi vivevano in un posto, sai anche quali erano gli habitat.

D: Che valore hanno questi fossili della testuggine, dell'elefante e del coccodrillo da Koobi Fora?

R: Quelli sono alcuni tra i migliori, più completi... Lo scheletro di un coccodrillo, per esempio, è l'unico che sappiamo essere uno scheletro completo di un coccodrillo.

D: Quindi questo coccodrillo in particolare è un esemplare unico, vero? Come un Coccodrillo Lucy?

R: Questo è il coccodrillo Lucy, eccetto che abbiamo pezzi della stessa specie come abbiamo altri pezzi della specie a cui appartiene Lucy. Ma Lucy è il più completo. Ed è stato lasciato in campo perché è troppo grande da muovere e si è danneggiato parecchio nel tempo, perciò era particolarmente importante scansirlo. Se non abbiamo una replica o una sua registrazione, è molto vulnerabile, e lo stesso l'elefante, che è l'elefante più completo, ed è stato lasciato in campo, e lo stesso la testuggine, non ne abbiamo un'altra come questa.

D: Ma come è successo che questi reperti siano stati abbandonati per diversi decenni?

R: Beh, quei reperti, quando sono stati trovati alla fine degli anni '70, portarli indietro a Nairobi, cioè dove si portavano tutti i fossili, sarebbe stato impossibile riportarli a Nairobi completi. Occorreva lasciarli lì, ed è per questo che sono stati trasformati in esposizioni locali in modo che la gente li potesse vedere sul posto. Ma col tempo, ovviamente, gli edifici senza manutenzione e i fossili non conservati correttamente e non sono stati seguiti dal museo come avrebbero dovuto, perciò ero particolarmente ansiosa di avere la registrazione o la copia digitale.

D: Quindi sono state perse un sacco di informazioni perché non è stato conservato a dovere?

R: Sì.

D: Ci sono piani di spostarlo da qualche parte?

R: Beh, penso che il coccodrillo... debba essere spostato, ed è per questo che volevo farne una buona scansione, perché ci consente nel caso di farne una replica 3D e potremmo farne una stampa 3D, che potremmo mettere di nuovo nel museo, e quindi spostare l'esemplare e portarlo al TBI, per esempio, dove potrebbe essere conservato a dovere e studiato. Ovviamente ora abbiamo una replica e il museo sarà molto più disposto a consentire che questo accada.

D: Ok. Quindi un'altra domanda che volevo fare riguarda il TBI [Turkana Basin Institute]. Come è stata formata la squadra? E volevo anche fare una domanda riguardo African Fossils. Cosa è African Fossils e come può aiutare la comunità di ricerca?

R: Iniziamo magari con TBI. Quando abbiamo lavorato al lago Turkana, nel passato, è un viaggio di tre giorni e mezzo per raggiungerlo in barca e tutta la spedizione veniva rifornita da Nairobi. Era tempo di mettere qualche infrastruttura nel nord. Dunque è stato fatto uno sforzo per raccogliere fondi privati per stabilire l'istituto, usare la Stony Brook Foundation, che ha base a New York, per aiutare con la raccolta fondi. Una volta che abbiamo sistemato il TBI, questo significa che i fossili non devono più lasciare Turkana, sono messi nelle strutture che abbiamo lì, sono ovviamente parte della collezione nazionale ma è più facile che i fossili siano controllati dalle persone nel nord che hanno il lavoro di farlo. Abbiamo due siti in campo, uno a ovest e uno a est. E ora questo significa che la gente può usare queste strutture, che stiano studiando cambiamenti climatici, o api, o insetti, o pesci o fossili. African Fossils è nata in realtà come una mia sensazione che avevamo bisogno di fare di più per l'educazione pubblica e cercare di riportare di nuovo la gente ad essere ispirata dalle origini dell'uomo. Ora che abbiamo i mezzi digitali da usare, che possiamo condividere le scansioni e i modelli 3D di queste scoperte, è interessante guardare qualcosa ed essere in grado di ruotarlo su uno schermo, e scaricarlo per stamparlo. E quindi ho avuto la sensazione che adesso avessimo davvero una possibilità, se avessimo iniziato a scansire i fossili non solo come registro digitale delle collezioni che sono tenute in queste stazioni remote ma anche consentire alla gente ovunque nel mondo di esplorare e guardarle più in dettaglio. Così ho iniziato con Autodesk a usare fotogrammetria per creare i modelli 3D originali di alcuni calchi di antenati umani che abbiamo poi messo in questo sito web, questo laboratorio virtuale che la gente può esplorare e guardarsi attorno e sentire come se fosse in quel tipo di posto. In origine volevo che ci si potesse davvero muovere lungo il corridoio, si potesse toccare uno scaffale e vedere le cose all'interno.

D: È davvero grandioso. Non ho mai visto una risorsa come questa. Quale è il valore di questo sapere per la gente originaria che non necessariamente diventerà un antropologo?

R: Se non ti fermi a pensare al nostro passato in termini di dove siamo venuti... penso che non ci sia un modo migliore di fare questa domanda che guardando questi fossili. Se riesci a metterli su una linea temporale, realizzi quanto recente sia il nostro passato. Se non mostri alla gente l'opportunità di pensare al nostro passato, non penserà al nostro futuro in termini di dove stiamo andando e quanto siamo vulnerabili come specie. È per questo che è così importante.

D: Sono completamente d'accordo. Possiamo parlare della nostra tecnologia e della sua applicazione?

R: Poter avere una replica dei fossili su un computer ed essere in grado di guardarli.... non siamo mai stati capaci di farlo. È stato un grosso passo in avanti essere in grado di catturare così tanto dettaglio. Ora siamo in grado di scansire nel mezzo del nulla. Idealmente, se siamo stati in grado di scansire, come possiamo fare ora, man mano che troviamo qualcosa sulla superficie, mentre la scaviamo, possiamo addirittura avere dettagli giorno dopo giorno, ora dopo ora. Puoi documentare l'intero processo.

D: Vuole dire che una cosa è scansire reperti ma un'altra cosa è scansire un intero sito di scavo con tutti i punti di riferimento geologici e livelli per avere una immagine 3D precisa ti tutti i livelli e reperti dove sono stati trovati e che questo consente di studiarli con più attenzione in campo?

R: Sì, in sostanza sì. Ma di base puoi prendere le informazioni dal campo e portarle con un dettaglio molto maggiore in laboratorio, o inviarle a qualcuno in un'altra nazione. I calchi di questa collezione sono conservati in così tanti luoghi, luoghi remoti, specie TBI, abbastanza impegnativi da raggiungere, è molto pratico avere un registro digitale della collezione in modo che la gente possa guardarla dovunque si trovi. Idealmente avremmo ogni singolo reperto documentato con una scansione. So che gli scanner che usavamo prima e ovviamente la fotogrammetria è... c'è un limite a quanto dettaglio e quanta accuratezza si possono catturare con quei metodi. I vostri scanner manuali Artec sono molto veloci a catturare, e ti consentono di fare molto più di quanto avresti fatto anche solo un paio di anni fa. Una volta che hai il modello digitale, puoi fare comparazioni della morfologia, puoi comparare i denti, c'è un certo numero di studi che potrebbero uscirne fuori.

D: Avendo modelli 3D di tutte queste cose, si può fare un puzzle virtuale e si possono modellare le cinematiche.

R: Sì.

D: Questo dovrebbe essere di grande aiuto. Vi abbiamo mandato due scanner. Penso che Denis sia venuto con Spider.

R: Quindi ora abbiamo questo Spider e Eva...

D: Sono così felice che abbia finalmente funzionato, perché le prime informazioni non erano molto promettenti, pensavamo ci fosse troppo caldo, e normalmente diciamo che la temperatura non dovrebbe superare i 30 gradi Celsius, e spesso in Kenya è decisamente molto più caldo, sono così felice che alla fine abbia funzionato.

R: Sì ha funzionato, e penso che sia anche perché non scansiamo tutto il tempo tutti i giorni, si può scansire e quindi fermarsi.

D: Sì perché è molto veloce, non è necessario farlo più di dieci minuti, ci sono un sacco di informazioni.

R: Penso che avendo entrambi, si possa scegliere se vuoi più dettagli o meno dettagli, hai la flessibilità di scansire oggetti davvero grandi e poi passare ai dettagli.

D: Spero che se archeologi e paleontologi avranno Evo o Spider nelle loro spedizioni, questo possa essere davvero d'aiuto perché possiamo poi pensare a creare grossi database di questi reperti e a fare studi comparativi.

R: Sì. Quando usiamo i vostri scanner al TBI, spesso scansiamo cose per persone di passaggio. Sono sempre molto interessati negli scanner e la gente spesso decide che ne devono comprare uno per il loro gruppo. Al momento Timothy è tornato a Nairobi al museo e continueremo a scansire lì. Quindi usa gli scanner al museo tutti i giorni.

D: È grandioso. Grazie mille per il suo tempo.

R: Grazie anche a lei.

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