Fossile farveundersøgelser ændrer vores idé om, hvordan dinosaurer så ud

Hvilken farve havde dinosaurerne? Hvis du har et billede i dit hoved, Nye undersøgelser tyder på, at du muligvis skal revidere den. Ny fossilforskning tyder også på, at pigmentproducerende strukturer går ud over, hvordan dinosaurerne så ud og kan have spillet en fundamental rolle inde i deres kroppe.

De seneste fund har også banet vejen for en mere nøjagtig rekonstruktion af den indre anatomi af uddøde dyr, og indsigt i oprindelsen af ​​funktioner som fjer og flugt.

Meget af dette stammer fra undersøgelser af melanin, et pigment, der findes i strukturer kaldet melanosomer inde i celler, og som giver eksterne træk, herunder hår, fjer, hud og øjne deres farve - og hvilken, det viser sig nu, er også rigeligt inde i dyrs kroppe.

"Vi har fundet det på steder, hvor vi ikke troede, det fandtes, " sagde Dr. Maria McNamara, en palæobiolog ved University College Cork i Irland. "Vi har fundet melanosomer i lungerne, hjertet, lever, milt, bindevæv, nyrer... De er stort set overalt."

Opdagelserne i hendes teams nyeste forskning, udgivet i midten af ​​august, blev lavet ved hjælp af avanceret mikroskopi og synkrotron røntgenteknikker, som udnytter energien fra hurtigt bevægende elektroner til at hjælpe med at undersøge fossiler i mindste detalje.

Ved at bruge disse, forskerne fandt ud af, at melanin var udbredt i de indre organer af både moderne og fossile padder, krybdyr, fugle og pattedyr - efter at de gjorde sidste år, at melanosomer i kroppen af ​​eksisterende og fossile frøer faktisk var langt flere end dem, der blev fundet eksternt.

Hvad mere er, de blev overraskede over at opdage, at melanosomernes kemiske sammensætning og form varierede mellem organtyper - og dermed åbnede spændende muligheder for at bruge dem til at kortlægge gamle dyrs bløde væv.

Sekundær

Disse undersøgelser har også yderligere implikationer. For en, opdagelsen af, at melanosomer er så almindelige inde i dyrs kroppe, kan ændre vores forståelse af melanins funktion, siger Dr. McNamara. "Der er potentialet for, at melanin slet ikke udviklede sig til farve, " sagde hun. "Den rolle kan faktisk være sekundær til meget vigtigere fysiologiske funktioner."

Hendes forskning indikerer, at det kan have en vigtig rolle i homeostase, eller regulering af kroppens indre kemiske og fysiske tilstand, og balancen af ​​dets metalliske elementer.

"Et stort spørgsmål er nu, om dette gælder for den første, mest primitive hvirveldyr?" sagde Dr. McNamara. "Kan vi finde fossile beviser på dette? Hvilken funktion af melanin er evolutionært primitiv - produktion af farve eller homeostase?"

På samme tid, resultaterne antyder, at vi muligvis skal revidere vores forståelse af farverne på gamle dyr. Det er fordi fossile melanosomer, der tidligere blev antaget at repræsentere ydre nuancer, faktisk kan være fra indre væv, især hvis fossilet er blevet forstyrret over tid.

Dr. McNamara siger, at hendes forskning også har vist, at melanosomer kan ændre form og skrumpe i løbet af millioner af år, potentielt påvirke farverekonstruktioner.

Yderligere komplicerer billedet, at dyr indeholder yderligere ikke-melaninpigmenter såsom carotenoider og såkaldt strukturel farve, som først for nylig blev identificeret i fossiler. I 2016 en undersøgelse foretaget af Dr. McNamaras team på huden på en 10 millioner år gammel slange fandt, at disse kunne bevares i visse mineraliserede rester.

"Disse har potentialet til at bevare alle aspekter af den farveproducerende skala, som hvirveldyr har, " sagde Dr. McNamara.

Hun håber med tiden, at disse fund og teknikker tilsammen vil hjælpe os til meget mere præcist at fortolke farverne på gamle organismer - selvom i disse tidlige dage, hun har ikke eksempler på dyr, som dette allerede har ændret sig for.

Dyb tid

Mange af de væsentlige fremskridt på dette område er kommet ud af et projekt, som Dr. McNamara leder, kaldet ANICOLEVO, som satte sig for at se på udviklingen af ​​farve i dyr over dyb tid - eller hundreder af millioner af år.

Projektets udgangspunkt var, at tidligere dyrefarveundersøgelser stort set udelod dybdegående fossilanalyse, efterlader et betydeligt hul ved at basere det, vi ved om farve, hovedsageligt på moderne organismer.

Men det har siden ført til en endnu bredere undersøgelse. Dr. McNamara siger, at det giver nye hints om den slags biologiske strukturer og processer, der er afgørende for overlevelse i terrestriske og akvatiske miljøer. "Det ser ud til, at vi vil være i stand til at se på meget bredere, spændende spørgsmål om, hvad det vil sige at være et dyr, " hun sagde.

En del af hendes forskning på to fossiler fundet i Kina viste endda, at flyvende krybdyr kendt som pterosaurer havde fjer, potentielt tage udviklingen af ​​disse strukturer tilbage yderligere 80 millioner år til 250 millioner år siden. Fossilerne indeholdt bevarede melanosomer med forskellige former og størrelser, et af de afslørende tegn på fjer.

"Vi var i stand til at vise for første gang, at ikke kun dinosaurer var fjerbeklædt, men en helt anden gruppe af dyr, pterosaurerne, havde også fjer, " sagde Dr. McNamara.

Et andet projekt hun arbejdede på, kaldet FOSSIL FARVE, sammenlignede farvemønstrenes kemi mellem fossile og moderne insekter. Igen, siger Dr. McNamara, disse hænger ikke helt sammen med hinanden.

"Det er allerede klart, at fossiliseringsprocessen har ændret kemien noget, så vi laver eksperimenter for at prøve at forstå disse ændringer."

Det, der er tydeligt, er, at der stadig er meget at finde ud af om farver. "Vi er lige på toppen af ​​isbjerget, når det kommer til forskning i fossile farver, " sagde Dr. McNamara.

Termoregulering

Andre forskere er enige om, at der er mere i dyrenes farve, end man kan se. Dr. Matthew Shawkey, en evolutionsbiolog ved Gent Universitet i Belgien, sagde, at det at undersøge egenskaber og funktioner ud over farvens brug til visuelle midler som signalering og camouflage vil være afgørende for at forstå dens sande betydning.

"For eksempel, hvordan påvirker farver termoreguleringen? Flyvningen? Sådanne funktioner kan være komplementære til, eller endnu vigtigere, end rene visuelle funktioner, " han sagde.

Dr. Shawkey undersøger sådanne spørgsmål, med en af ​​hans nylige undersøgelser, der indikerer, at fuglenes vingefarve kan spille en vigtig rolle i flyveeffektiviteten ved at føre til forskellige opvarmningshastigheder.

"Det, der startede som en nyhed med at tyde dinosaurfarver, er blevet til et meget seriøst felt, som studerer oprindelsen af ​​vigtige pigmentsystemer, hvordan evolutionen af ​​farverige strukturer kan have hjulpet med at drive store evolutionære overgange som flyvningens oprindelse, og hvordan farve er relateret til økologi og seksuel udvælgelse, " sagde Dr. Steve Brusatte, en hvirveldyr-palæontolog og evolutionsbiolog ved University of Edinburgh, Storbritannien.

Ultimativt, vi kan muligvis finde ud af mere om farve, end vi engang troede var muligt. "Da jeg voksede op, så mange af de dinosaurbøger, jeg læste i skolen, sagde, at vi aldrig ville vide, hvilken farve de havde, " sagde Dr. Brusatte. "Men som det så ofte er tilfældet i videnskaben, det var dumt at behandle dette som umuligt."

Han sagde, at han er spændt på at se, hvad der kommer næste gang, med feltet lige i sin vorden:"Pæleontologer har nu et helt nyt vindue til at forstå biologien og udviklingen af ​​længe uddøde organismer."