Welke kleur hadden de dinosaurussen? Musea, films en schilderijen geven ons een levendig beeld van gigantische hagedissen in fel groen, geel, paars en blauw. Maar de waarheid is dat dinosauruskleur een beetje een mysterie is. Paleontologen zoals Julia Clarke van de Universiteit van Texas in Austin en anderen proberen dit mysterie op te lossen met een van de meest voorkomende natuurlijke kleurpigmenten ter wereld: melanine.
gerelateerde inhoud
- Onderzoekers bedenken een manier om de kleur van fossielen te bepalen
- Drab Vrouwelijke vogels waren eens zo opvallend als hun mannelijke partners
- Dinosaurussen hadden waarschijnlijk niet allemaal veren
- Hadden alle dinosaurussen veren?
- Wetenschappers ontdekken een gigantische gevederde tyrannosaurus
- De opkomst van vogels volgen
In een recent onderzoek in Nature suggereren Clarke en haar collega's dat gevederde dinosauriërs een scala aan kleuren in de antieke wereld injecteerden - althans kleur die afkomstig is van melanine. Onderzoekers denken dat het verschijnen van deze kleurvariëteit in dino-veren een bijwerking was van een verandering in de manier waarop de oude dieren energie opslaan en gebruiken. De bevindingen hebben implicaties voor hoe paleontologen reconstrueren hoe deze en andere dinosaurussen eruit zagen.
Melanine is verantwoordelijk voor de donkerdere huidskleur bij mensen, donkere vlekken of strepen bij hagedissen en donkerdere verenkleuren bij vogels. Kleine pakketten in onze cellen, melanosomen genaamd, bevatten melanine. Bij mensen en vogels komt de vorm van deze melanosomen overeen met verschillende chemische vormen van melanine en dus met verschillende kleuren. Bijvoorbeeld, rode tinten komen van ronde melanosomen, en grijze tinten komen van lange en magere melanosomen. Melanosomen zijn er in een breed scala aan vormen en maten, en die komen overeen met een breder scala aan kleuren.
De meervormige melanosomen die in vogels worden gevonden, brachten wetenschappers - met name paleontologen - ertoe zich af te vragen of soortgelijke melanosomen worden gevonden in oude vogels en gevederde dinosaurussen, de voorouders van moderne vogels. Gelukkig zijn er fossiele vondsten omvatten versteende veren, en met een krachtige microscoop kunnen wetenschappers melanosoomstructuren zien die bewaard zijn gebleven in deze versteende veren.
Zonder een modern exemplaar om fossielen mee te vergelijken, gebruiken wetenschappers de vormen van melanosomen in moderne vogels om hints te geven over welke kleuren een bepaalde gevederde dinosaurus of uitgestorven vogel zou hebben gedragen. "Dit is als een toolkit voor ons", legt Clark uit. Met behulp van deze techniek hebben Clarke en collega's van de Universiteit van Akron in Ohio en de Chinese Universiteit voor Geowetenschappen de vormen van melanosomen in fossielen gekoppeld aan rode, grijze, zwarte of iriserende tinten in oude gefossiliseerde vogels en gevederde dinosauriërs.
Maar het team van Clarke wist dat gefossiliseerde melanosomen meer te onthullen hadden. Wetenschappers hadden naar melanine niet in iets anders gekeken dan a weinig zoogdieren, vogels en gevederde dino's, de onderzoekers wilde zien of melanosome vormen in het spectrum van het dierenrijk, uitgestorven en levend, licht konden werpen op de vormen van de pigmentpakketten om een dergelijke variëteit te vertonen. Het vaststellen van deze timing zou hen sterk bewijs geven voor wanneer dinosauriërs verschillende kleuren ontwikkelden.
Melanosomen van een gefossiliseerde met fuzz bedekte dinosaurus genaamd Beipiaosaurus vertonen niet veel vormvariatie, terwijl een gefossiliseerde vogel magere melanosomen vertoont die worden geassocieerd met grijze kleuren die worden gezien in levende zoogdieren en vogels. (Afbeelding: Clarke et al.) Het team begon met het bemonsteren van haar, huid en veren van 181 levende zoogdieren, schildpadden, hagedissen, krokodillen en vogels. In China onderzochten ze fossielen van 13 hagedissen, schildpadden, dinosaurussen en vliegende reptielen, pterosauriërs genaamd, allemaal uit het Krijt en het Jura, ongeveer 200 tot 66 miljoen jaar geleden. De gefossiliseerde monsters varieerden van geconserveerde veren tot stukjes huid tot pluizige filamenten van dieren met spikes die niet helemaal veren waren.
De reasearchers gebruikten vervolgens een scanning-elektronenmicroscoop om de melanosomen in deze oude structuren te visualiseren. Ze keken naar het type lichaam dat de melanosomen van elk monster (uitgestorven en levend) bedekte - huid, haar, dons of veren - en maten verschillen in hun vormen over verschillende dierlijke lijnen: vogel, zoogdier en reptiel.
"Als je naar levende hagedissen, schildpadden en crocs kijkt, is er een heel klein bereik in melanosome vormen, " zegt Clarke. "Je hebt misschien heel vergelijkbare, alleen heel subtiel verschillend gevormde melanosomen in een bruine versus een zwarte versus een grijze hagedis." En er was niet veel veranderd van oude schildpadden en hagedissen naar moderne - de menalosomen in fossiele hagedis- en schildpadresten lijken ook te veel op elkaar en kunnen niet worden gebruikt om te voorspellen welke kleur de dieren zouden hebben gehad.
Gevederde dinosaurussen, met name de eerste maniraptordinosaurussen die ongeveer 150 miljoen jaar geleden op aarde verschenen en uiteindelijk vogels werden, droegen de grootste diversiteit aan melanosome vormen. Interessant is dat fuzzy dinosaurussen - die met stekelige filamenten en protofeathers - hun gevederde broeders evolutionair zijn voorgegaan, maar ze vertonen ook geen melanosome vormdiversiteit. "Alleen met de oorsprong van veren zie je dan een enorme explosie in diversiteit van melanosome vormen, " zegt Clarke.
Een explosie in melaninekleurdiversiteit kwam waarschijnlijk met dit bereik in melanosoomvorm. Dat betekent niet dat oude hagedissen, schildpadden en dinosauriërs met schubben of gewoon gloeidraden niet kleurrijk waren. Ze hebben misschien gewoon op verschillende pigmenten vertrouwd voor hun kleur, legt Clark uit.
Vreemd genoeg delen zoogdierhaar en moderne vogelveren deze diversiteit in melanosome vorm, ondanks het feit dat het totaal niet-verwante dierenfamilies zijn . Op moleculair niveau maken zoogdieren en vogels zelfs op melanine gebaseerde kleuren op totaal verschillende manieren. Toch lijkt het erop dat ze elk onafhankelijk deze melanosome diversiteit hebben ontwikkeld.
Maar waarom zouden melanosomen verschillende vormen ontwikkelen in gevederde dinosaurussen en niet eerder? Clarke en collega's suggereren dat, althans in gevederde dinosauriërs, de verscheidenheid aan melanosome vormen kan iets te maken hebben met de fysiologie van de wezens. Voor aanwijzingen over wat dat iets kan zijn, trekt Clarke opnieuw de voorouderlijke relatie tussen gevederde dinosaurussen en vogels.
Wetenschappers hebben een genetische connectie waargenomen tussen hoe melanosomen worden gemaakt en hoe vogels energie reguleren - met name sommige genen die de vorm van melanosomen bepalen, zijn ook betrokken bij de vetopslag bij kippen. Op basis hiervan denken de onderzoekers dat een genetische verandering gerelateerd aan hoe gevederde dinosauriërs energie in hun lichaam reguleerden, per ongeluk een verandering in de manier waarop ze melanine konden hebben veroorzaakt, had kunnen veroorzaken.
Als dat waar is, zou dit een goed voorbeeld zijn van pleiotropie, waarbij één genenset schijnbaar niet-gerelateerde eigenschappen kan beïnvloeden, een fenomeen dat vrij gebruikelijk is in de biologische wereld. Voor nu zijn we echter een stap dichter bij het begrijpen van de regels die gelden voor de aanvulling van een dinosaurus.
