Jakiego koloru były dinozaury? Muzea, filmy i obrazy dają nam żywy obraz gigantycznych jaszczurek w jasnych zieleniach, żółciach, purpurach i błękitach. Ale prawda jest taka, że kolor dinozaura jest trochę tajemnicą. Paleontolodzy, tacy jak Julia Clarke z University of Texas w Austin i inni, próbują rozwiązać tę tajemnicę za pomocą jednego z najczęstszych naturalnych barwników na świecie: melaniny.
powiązana zawartość
- Naukowcy opracowali sposób określania koloru na podstawie skamielin
- Samice Drab były kiedyś tak efektowne jak ich samce
- W rzeczywistości dinozaury prawdopodobnie nie miały piór
- Czy wszystkie dinozaury miały pióra?
- Naukowcy odkrywają gigantycznego ptasiego tyranozaura
- Śledzenie pojawiania się ptaków
W ostatnich badaniach w Nature Clarke i jej koledzy sugerują, że pierzaste dinozaury wstrzyknęły do świata starożytnego szereg kolorów - przynajmniej kolorów pochodzących z melaniny. Naukowcy uważają, że pojawienie się tej różnorodności kolorów w upierzeniu dino było efektem ubocznym zmiany sposobu przechowywania i wykorzystywania energii przez starożytne zwierzęta. Odkrycia mają wpływ na to, jak paleontolodzy rekonstruują wygląd tych i innych dinozaurów.
Melanina odpowiada za ciemniejsze zabarwienie skóry u ludzi, ciemniejsze plamy lub paski u jaszczurek oraz ciemniejsze kolory piór u ptaków. Małe opakowania w naszych komórkach zwane melanosami domowymi melaniną. U ludzi i ptaków kształt tych melanosomów odpowiada różnym formom chemicznym melaniny, a tym samym innym kolorom. Na przykład, czerwone odcienie pochodzą z okrągłych melanosomów, a szare odcienie pochodzą z długich i chudych melanosomów. Melanosomy występują w wielu różnych kształtach i rozmiarach, a te odpowiadają szerszej gamie kolorów.
Wielokształtne melanosomy znalezione u ptaków doprowadziły naukowców - szczególnie paleontologów - do zastanowienia się, czy podobne melanosomy występują u starożytnych ptaków i upierzonych dinozaurów, przodków współczesnych ptaków. Na szczęście niektóre znaleziska kopalne obejmują skamieniałe pióra, a dzięki mikroskopowi o dużej mocy naukowcy mogą faktycznie zobaczyć struktury melanosomów zachowane w tych skamieniałych upierzeniach.
Bez nowoczesnego okazu do porównania skamielin naukowcy używają kształtów melanosomów u współczesnych ptaków, aby dać wskazówki, jakie kolory mógł mieć dany upierzony dinozaur lub wymarły ptak. „To jest dla nas jak zestaw narzędzi” - wyjaśnia Clark. Korzystając z tej techniki, Clarke i współpracownicy z University of Akron w Ohio i chińskiego University of Geosciences połączyli kształty melanosomów w skamielinach z czerwonymi, szarymi, czarnymi lub opalizującymi barwami u starożytnych skamieniałych ptaków i upierzonych dinozaurów.
Ale zespół Clarke wiedział, że skamieniałe melanosomy mają więcej do odkrycia. Naukowcy nie patrzyli na kolor melaniny w niczym innym niż mało ssaki, ptaki i upierzone dinozaury, badacze Chciałem zobaczyć, czy kształty melanosomów w całym spektrum królestwa zwierząt, wymarłe i żywe, mogłyby rzucić światło na ewolucję kształtów pakietów pigmentów, aby wykazywać taką różnorodność. Określenie tego czasu dałoby im mocny dowód na to, że dinozaury ewoluowały w różnych kolorach.
Melanosomy skamieniałego dinozaura porośniętego puchatami zwanego Beipiaosaurus nie wykazują dużej różnorodności kształtów, podczas gdy skamieniały ptak pokazuje chude melanosomy związane z szarymi kolorami występującymi u żywych ssaków i ptaków. (Zdjęcie: Clarke i in.) Zespół rozpoczął od pobierania próbek włosów, skóry i piór od 181 żywych ssaków, żółwi, jaszczurek, krokodyli i ptaków. W Chinach zbadano skamieliny 13 jaszczurek, żółwi, dinozaurów i latających gadów zwanych pterozaurami, wszystkie z okresu kredy i jury, około 200–66 milionów lat temu. Skamieniałe próbki wahały się od zachowanych piór, płatków skóry po niewyraźne włókna zwierząt, które miały kolce, które nie były całkiem piórami.
Badacze wykorzystali następnie skaningowy mikroskop elektronowy do wizualizacji melanosomów w tych starożytnych strukturach. Przyjrzeli się, jakiego rodzaju ciało pokrywające melanosomy z każdej próbki (wymarłej i żywej) pochodziło - skóra, włosy, puch lub pióra - i zmierzyli różnice w ich kształtach w różnych liniach zwierzęcych: ptakach, ssakach i gadach.
„Jeśli spojrzysz na żywe jaszczurki, żółwie i krokodyle, w melanosomach jest bardzo mały zasięg” - mówi Clarke. „Mógłbyś mieć bardzo podobne, tylko bardzo subtelnie ukształtowane melanosomy w brązowej kontra czarnej w porównaniu z szarą jaszczurką.” I niewiele zmieniło się ze starożytnych żółwi i jaszczurek na współczesne - menalosomy w skamieniałej jaszczurce i resztkach żółwi również wyglądają zbyt podobnie i nie można ich przewidzieć, jaki kolor mogą mieć zwierzęta.
Jednak pierzaste dinozaury, a zwłaszcza pierwsze dinozaury maniraptorowe, które pojawiły się na Ziemi około 150 milionów lat temu i ostatecznie stały się ptakami, posiadały największą różnorodność kształtów melanosomów. Co ciekawe, rozmyte dinozaury - te z kolczastymi włóknami i protofeatherami - ewolucyjnie poprzedzały swych upierzonych braci, ale nie wykazują również różnorodności kształtów melanosomów. „Dopiero pochodzenie piór powoduje ogromną eksplozję różnorodności kształtów melanosomów” - mówi Clarke.
Eksplozja różnorodności kolorów melaniny prawdopodobnie przyszła z tym zakresem w kształcie melanosomu. To nie znaczy że starożytne jaszczurki, żółwie i dinozaury ze łuskami lub po prostu nitkami nie były kolorowe. Clark wyjaśnia, że mogli po prostu polegać na różnych pigmentach.
Co dziwne, sierść ssaków i współczesne ptasie pióra mają tę różnorodność w kształcie melanosomu, pomimo tego że są całkowicie niezwiązanymi rodzinami zwierząt . Na poziomie molekularnym ssaki i ptaki wytwarzają nawet kolory na bazie melaniny na zupełnie inne sposoby. Niemniej jednak wydaje się, że każdy z nich niezależnie rozwinął tę różnorodność melanosomów.
Ale dlaczego melanosomy ewoluowałyby w różnych kształtach u upierzonych dinozaurów, a nie wcześniej? Clarke i koledzy sugerują, że przynajmniej u upierzonych dinozaurów różnorodność kształtów melanosomów może mieć coś wspólnego z fizjologią stworzeń. Aby uzyskać wskazówki na temat tego, co to może być, Clarke ponownie odwołuje się do rodowej relacji między upierzonymi dinozaurami i ptakami.
Naukowcy zaobserwowali związek genetyczny między sposobem wytwarzania melanosomów a sposobem, w jaki ptaki regulują energię - w szczególności niektóre geny determinujące kształt melanosomów są również zaangażowane w magazynowanie tłuszczu u kurcząt. Na tej podstawie naukowcy sądzą, że zmiana genetyczna związana z tym, jak pierzaste dinozaury regulują energię w swoich ciałach, mogła przypadkowo spowodować zmianę w sposobie wytwarzania melaniny.
Jeśli to prawda, byłby to dobry przykład plejotropii, w której jeden zestaw genów może wpływać na pozornie niezwiązane cechy, zjawisko dość powszechne w świecie biologicznym. Na razie jednak jesteśmy o krok bliżej do zrozumienia zasad rządzących cerą dinozaura.
