9 grudnia 1833 roku angielski kolekcjoner skamieniałości Elizabeth Philpot wysłał list do przyrodnika Williama Bucklanda. Oprócz prośby o zwrot kręgów morskiego gada, który pożyczył Buckland, Philpot zamieścił także notatki o niedawnej podróży z młodym, kopiącym ogonem - pionierską paleontolog Mary Anning. Ale tym, co wyróżniało notatkę, była ilustracja, którą Philpot dołączył do listu. Przedstawiał zębaty uśmiech czaszki Ichtiozaura, narysowany po jednej z wielu takich skamielin, które Philpot, jej siostry i Anning znajdowały w starożytnych skałach południowego wybrzeża Anglii. I nie był narysowany zwykłym atramentem. Odcienie sepii powstały z zachowanego tuszu przypominającego kałamarnicę stworzenia znalezionego w tych samych złożach, co ichtiozaur, ożywiany po 200 milionach lat.
Na powierzchni rysunek Philpota może wydawać się jedynie zgrabną kopalną sztuczką. W 2009 r. Kolejny rysunek wykonany starożytnym atramentem ponownie wzbudził zainteresowanie zaskakującym faktem, że ślady prehistorycznych kolorów mogą przetrwać do XXI wieku. Ale fakt, że takie pierwotne odcienie można w ogóle odzyskać, otwiera przestrzeń naukowej możliwości. Przy odpowiednich okazach eksperci mogą zacząć kolorować w zapisie kopalnym.
Czasami gołym okiem można zobaczyć starożytne barwy. „Naukowcy wiedzieli o wzorach kolorów owadów kopalnych i wzorach kolorów mięczaków aż do epoki wiktoriańskiej”, mówi paleobiolog z University of Bristol, Jakob Vinther. Ale możliwość odblokowania kolorów dinozaurów pobudziła wyobraźnię ekspertów i publiczności.
Przez prawie całą historię paleontologii nie było sposobu, aby powiedzieć, jakie odcienie nosili dinozaury. Być może, w wyjątkowych okolicznościach, skamielina zachowa niektóre miękkie tkanki z widocznymi plamami jasnej i ciemnej skóry lub pasiaste upierzenie, ale faktyczne zabarwienie zwierzęcia od dawna uważano za niemożliwe do wykrycia. Jednak odkrycia, takie jak użycie bardzo starego atramentu przez Philpota, wskazują, że szepty koloru mogą przetrwać. Dzięki połączeniu delikatnej konserwacji i zaawansowanej technologii obrazowania, umożliwiającej badaczom zobaczenie mikroskopijnych szczegółów skamielin, paleontolodzy dowiadują się bardziej niż kiedykolwiek o palecie mezozoicznej.
Rekonstrukcja wczesnokredowego dinozaura parawianskiego, Microraptor, z wywnioskowanym ubarwieniem. (Quanguo Li i in. / Science 335.6073) Klucz biologiczny do rozwiązania zagadki zabarwienia sprowadza się do drobnych struktur zwanych melanosomami. Są to maleńkie, plamiste organelle, które zawierają pigment lub melaninę i są obecne w tkankach miękkich, takich jak skóra, łuski i pióra. I chociaż te szczegóły były często odkładane na bok jako bakterie kopalne w minionych dziesięcioleciach, wznowione wysiłki w XXI wieku były w stanie znaleźć związek między tymi drobnymi strukturami i kolorami.
Skamielina podobna do tej, która zainspirowała sztukę Philpota, ustawiła Vinthera, obecnie na uniwersytecie w Bristolu, na tropie kolorów kopalnych w 2006 roku. Worek z atramentem skamieniałej kałamarnicy, którą badał Vinther, zawierał melanosomy po 200 milionach lat. A jeśli można je znaleźć w atramentie kałamarnicy, dlaczego nie inne skamieliny, takie jak pióra? Analiza przeprowadzona przez Vinthera i współpracowników z kredowego pióra znalezionego w Brazylii otworzyła tę możliwość, pozostawiając naukowcom podsumowanie: „Odkrycie zachowanych melanosomów otwiera możliwość interpretacji koloru wymarłych ptaków i innych dinozaurów”.
Paleontolog z Virginia Tech, Caitlin Colleary, twierdzi, że wyciąganie kolorów z przeszłości wymaga połączenia szczęśliwych znalezisk z zaawansowanymi technikami obrazowania. Po pierwsze, paleontolodzy potrzebują skamieliny, która prawdopodobnie zachowała melaninę - skamieliny nie tylko z kościami, ale z piórami, skórą lub włosami. Te skamieliny często zawierają zarówno melanosomy, jak i chemicznie zdegradowany pigment melaniny, a kiedy paleontolodzy znajdą taką skamielinę, mogą użyć nowoczesnej technologii, aby przyjrzeć się jej bliżej.
„Zaczynasz od szukania mikrobiał przy użyciu instrumentów takich jak skaningowe mikroskopy elektronowe”, mówi Colleary. Gdy pojawią się te charakterystyczne kształty, analiza chemiczna może potwierdzić obecność pigmentu melaniny. „Było to szczególnie krytyczne na wczesnych etapach badań nad kopalną melaniną, ponieważ nadal istniały wątpliwości, że mikroorganizmy były w rzeczywistości melanosomami, a nie innymi podobnymi strukturami, takimi jak bakterie”, mówi Colleary. Stamtąd można porównać porównania sygnatur fizycznych i chemicznych melanosomów i melaniny z żywymi zwierzętami, dla których znany jest kolor, w celu zrekonstruowania wyglądu istot dawno zmarłych.
Kiedy paleontolodzy ogłosili odkrycie upierzonego dinozaura Anchiornisa w 2009 roku, zachowane upierzenie otaczające szkielet miało ciemny odcień węgla. Ale analiza kolejnej skamieliny Anchiornis przeprowadzona przez Vinthera i współpracowników w następnym roku ujawniła uderzający wzór kolorów, który wcześniej był niewidoczny. Rozmieszczenie i szczegóły zachowanych melanosomów wskazywały, że Anchiornis był pokryty piórami czerni i bieli - podobnie jak sroka - z odrobiną czerwonych piór na czubku głowy. Po raz pierwszy dinozaur został całkowicie odnowiony w żywych kolorach.
Rekonstrukcja koloru upierzenia jurajskiego troodontida Anchiornis huxleyi . (MA DiGiorgio / Quanguo Li i in. / Science 327.5971) Kolejne dinozaury zaczęły pokazywać swoje prawdziwe kolory. Tydzień przed ukazaniem się książki Anchiornis pokazano, że mały, puszysty dinozaur Sinosauropteryx ma żywy, czerwono-biały pasiasty ogon. W 2012 r. Ułożone w stos ułożenie melanosomów znalezionych w piórach czteroskrzydłego dinozaura Microraptor tworzy opalizujący połysk podobny do nowoczesnego kruka. (Ptasie dinozaury również dołączyły do tej listy, z gigantycznymi skamieniałymi pingwinami noszącymi wzory kolorów czerni, czerwieni i szarości.) I podczas gdy wczesne badania koncentrowały się na piórach, paleontolodzy wkrótce odkryli, że melanosomy mogą ujawnić barwy łuskowatych dinozaurów. Dziobaty, rogaty dinozaur Psittacosaurus był w cieniu ciemny i jasny poniżej, aby pomóc w kamuflażu, a ogromny opancerzony dinozaur Borealopelta miał czerwono-brązowe odcienie.
Oczywiście istnieją pewne ograniczenia tego podejścia. Po pierwsze, same kości nie pomagają. Musi istnieć jakiś rodzaj zachowanej tkanki miękkiej, takiej jak pióra lub skóra. Wrażenia się nie sprawdzą. „Potrzebujesz pozostałości organicznych” - mówi Vinther. Prehistoryczne zwierzę musiało zostać pochowane tak szybko i zachowane z taką szczegółowością, aby zachowały się resztki rzeczywistych tkanek zwierzęcia.
I nie wszystkie ubarwienia u zwierząt są tworzone przez melanosomy. Niektóre kolory, takie jak żółcienie i błękity, są tworzone przez biochemikalia, których paleontolodzy jeszcze nie wykryli w skamielinach. Obecna metodologia nie będzie działać dla każdego dinozaura lub każdego koloru. Ale dobrą wiadomością jest to, że podejście to tworzy przynajmniej częściowy obraz.
Fotografie holotypu pancernego dinozaura Borealopelta markmitchelli . Badania tej skamieliny ujawniły czerwonawo-brązowe zabarwienie i kamuflaż w postaci kontrapieniowania. (Caleb M. Brown i in. / Current Biology 27.16 2514-2521.e3) Znaczenie kolorów dla samych zwierząt to inna sprawa. Na przykład w przypadku Borealopelty - z wzorem zardzewiałej czerwieni u góry, jasnym u dołu - cieniowanie mogło być sposobem na ukrycie się przed niskim drapieżnym dinozaurem przed drapieżnymi tyranozaurami. Inne dinozaury były bardziej błyskotliwe. Ogon z trzciny cukrowej Sinosauropteryx był prawdopodobnie sygnałem społecznym, używanym przez te dinozaury do komunikowania się ze sobą, gdy się spotkali.
Ten rodzaj analizy ujawnia potencjał pojawiającego się pola zabarwienia skamielin. Poprzez rekonstrukcję dawno utraconych odcieni paleontolodzy mogą wykrywać i badać starożytne zachowania, które wcześniej były niewidoczne.
Różne kolory opowiadają różne historie. Ciemność powyżej, światło poniżej wzoru i paski rogatego dinozaura Psittacosaurus może wskazywać, że to zwierzę żyło w zalesionym siedlisku z rozproszonym światłem, podczas gdy maska bandyty i paski Sinosauropteryx mogą wskazywać na preferencję dla bardziej otwartych siedlisk, w których wtopienie się było kluczowe dla nie jest wybierany przez większego drapieżnika. To, że dinozaury zostały zamaskowane, mówi nie tylko o tym, gdzie żyły, ale także o zagrożeniach, z którymi się spotkały. „Badania kolorów kopalnych naprawdę oferują niespotykaną dotąd możliwość interpretacji zachowań i biologii na podstawie zapisu kopalnego” - mówi Colleary.
Porównanie proporcji melanosomów i morfologii piór na ciele u wygasłych pingwinów Inkayacu paracasensis (A i B) i reprezentatywnych zachowanych pingwinów (C i D). (Julia A. Clarke i in. / Science 330.6006) Paleontologia zawsze była nauką interdyscyplinarną na skrzyżowaniu wielu dyscyplin, takich jak anatomia i geologia. Badanie koloru kopalnego poszerza pole, czerpiąc z biochemii i zaawansowanych technik obrazowania, a także z bardziej tradycyjnych podejść morfologicznych.
„Myślę, że musimy być otwarci na fakt, że badania nad dinozaurami nie są już po prostu pieszczeniem kości”, mówi Vinther. „Do opisania pozostaje jeszcze mnóstwo upierzonych dinozaurów i skamielin ptaków, więc wkrótce możemy napisać Przewodnik Audubon po kredowych ptakach i dinozaurach i pokazać, w jakich siedliskach żyli, a być może wkrótce pokażą męskie i żeńskie płaszcze z piór, które z pewnością byłyby różne u wielu gatunków dinozaurów. ”
Badania trwają, ale to, co już znaleziono, rodzi pytania o to, co można jeszcze zebrać z zapisu kopalnego. „Być może kiedyś okaże się, że mieli sezonowe upierzenie, takie jak kolorowe wyświetlacze na czas godowy”, mówi Vinther, „a jeśli kiedykolwiek znajdziemy dinozaury tkanek miękkich na wyższych szerokościach geograficznych, np. W Australii, być może zobaczymy niektóre z białym upierzeniem podczas mroźne i śnieżne zimy. ”Takim znaleziskiem byłby dinozaur innego koloru.
