Op 9 december 1833 stuurde de Engelse fossielenverzamelaar Elizabeth Philpot een brief aan natuuronderzoeker William Buckland. Philpot had niet alleen enkele wervels van een marien reptiel dat Buckland had geleend terug te vragen, maar ook notities over een recente reis met een jonge beginnende fossiele jachthond - de pionierende paleontoloog Mary Anning. Maar wat de notitie bijzonder maakte, was een illustratie die Philpot bij de brief had gevoegd. Het beeldde de toothy glimlach van een Ichthyosaurus- schedel af, getekend naar een van de vele fossielen die Philpot, haar zussen en Anning vonden in de oude rotsen van de zuidelijke kust van Engeland. En het werd niet met gewone inkt getekend. De sepiatinten zijn gemaakt van de geconserveerde inkt van een inktvisachtig wezen dat in dezelfde afzettingen als de ichthyosaurus is gevonden en na 200 miljoen jaar nieuw leven is ingeblazen.
Op het eerste gezicht lijkt de tekening van Philpot misschien alleen maar een handige fossielachtige truc. In 2009 schopte een andere tekening uit oude inkt hernieuwde aandacht voor het verrassende feit dat sporen van prehistorische kleur tot de 21e eeuw konden blijven bestaan. Maar het feit dat dergelijke oorspronkelijke tinten überhaupt kunnen worden hersteld, opent een rijk van wetenschappelijke mogelijkheden. Met de juiste exemplaren kunnen experts het fossielenbestand beginnen in te kleuren.
Soms kunnen oude tinten met het blote oog worden gezien. "Onderzoekers zijn bekend met kleurenpatronen van fossiele insecten en weekdierkleuren tot het Victoriaanse tijdperk", zegt paleobioloog Universiteit van Bristol, Jakob Vinther. Maar het is de mogelijkheid om de kleuren van dinosauriërs te ontgrendelen die zowel bij experts als bij het publiek tot de verbeelding zijn getrokken.
Voor bijna de hele geschiedenis van de paleontologie was er geen manier om te vertellen welke tinten dinosaurussen eigenlijk droegen. Misschien, in uitzonderlijke omstandigheden, kan een fossiel sommige zachte weefsels behouden die flarden van lichte en donkere huid of gestreept gevederte tonen, maar de werkelijke, in het leven gekleurde kleur van het dier was lang gedacht buiten het bereik van detectie. Toch ontdekten ontdekkingen zoals het gebruik van Philpot van zeer oude inkt dat gefluister van kleur toch zou kunnen overleven. Dankzij een combinatie van delicate conservering en geavanceerde beeldverwerkingstechnologie, waardoor onderzoekers de microscopische details van fossielen kunnen zien, leren paleontologen meer dan ooit over het Mesozoïsche palet.
Wederopbouw van de vroege krijtachtige Paravische dinosaurus, Microraptor, met afgeleide kleuring. (Quanguo Li et al. / Science 335.6073) De biologische sleutel tot het oplossen van de kleurpuzzel komt neer op minuscule structuren die melanosomen worden genoemd. Dit zijn kleine, blobby organellen die pigment of melanine bevatten en aanwezig zijn in zachte weefsels zoals de huid, schubben en veren. En hoewel deze details in de afgelopen decennia vaak als fossiele bacteriën werden weggegooid, hebben hernieuwde inspanningen in de 21ste eeuw de relatie tussen deze kleine structuren en kleuren kunnen vinden.
Een fossiel vergelijkbaar met degene die de kunst van Philpot inspireerde, Vinther, nu aan de Universiteit van Bristol, op het spoor van fossiele kleuren in 2006. De inktzak van een fossiele inktvis die Vinther bestudeerde, bevatte na 200 miljoen jaar melanosomen. En als ze in inktvisinkt kunnen worden gevonden, waarom dan geen andere fossielen, zoals veren? Een analyse door Vinther en collega's van een krijtachtige veer in Brazilië opende de mogelijkheid, waardoor de onderzoekers tot de conclusie kwamen: "De ontdekking van geconserveerde melanosomen opent de mogelijkheid om de kleur van uitgestorven vogels en andere dinosaurussen te interpreteren."
Het trekken van kleuren uit het verleden vereist een combinatie van gelukkige vondsten met geavanceerde beeldvormingstechnieken, zegt Virginia Tech-paleontoloog Caitlin Colleary. Ten eerste hebben paleontologen een fossiel nodig dat waarschijnlijk melanine heeft bewaard - een fossiel niet alleen met botten, maar ook met veren, huid of haar. Deze fossielen bevatten vaak zowel melanosomen als chemisch afgebroken melaninepigment, en wanneer paleontologen zo'n fossiel vinden, kunnen ze moderne technologie gebruiken om het van dichtbij te bekijken.
"Je begint met het zoeken naar de micro-lichamen met behulp van instrumenten zoals scanning elektronenmicroscopen, " zegt Colleary. Zodra die karakteristieke vormen verschijnen, kan chemische analyse de aanwezigheid van melaninepigment bevestigen. "Dit was met name in het begin van fossiel melanine-onderzoek bijzonder kritisch, omdat er nog enige twijfel bestond dat de micro-lichamen in feite melanosomen waren en geen andere vergelijkbare structuren, zoals bacteriën, " zegt Colleary. Van daaruit kunnen vergelijkingen van de fysische en chemische kenmerken van de melanosomen en melanine worden vergeleken met die van levende dieren, waarvan de kleur bekend is, om het uiterlijk van lang overleden wezens te reconstrueren.
Toen paleontologen de ontdekking van de gevederde dinosaurus Anchiornis in 2009 aankondigden, was het geconserveerde verenkleed rond het skelet een donkere, koolstofkleurige tint. Maar analyse van een ander Anchiornis- fossiel uitgevoerd door Vinther en collega's het jaar daarop onthulde een opvallend kleurenpatroon dat eerder onzichtbaar was geweest. De verdeling en details van de geconserveerde melanosomen gaven aan dat Anchiornis was bedekt met veren van zwart en wit - niet ongelijk aan een ekster - met een plons rode veren op de bovenkant van zijn hoofd. Voor het eerst was een dinosaurus volledig gerestaureerd in levende kleuren.
Wederopbouw van de verenkleur van de Jurassic troodontid Anchiornis huxleyi . (MA DiGiorgio / Quanguo Li et al. / Science 327.5971) Eén voor één begonnen andere dinosaurussen hun ware kleuren te tonen. De week voordat het Anchiornis- papier uitkwam, bleek de kleine, pluizige dinosaurus Sinosauropteryx een levendige, rood-witte gestreepte staart te hebben. In 2012 bleek de gestapelde opstelling van melanosomen in de veren van Microraptor met vier vleugels een iriserende glans te creëren die vergelijkbaar is met die van een moderne raaf. (Avian dinosaurussen kwamen ook op de lijst, met gigantische fossiele pinguïns met kleurpatronen van zwart, rood en grijs.) En terwijl vroege studies gericht op veren, ontdekten paleontologen al snel dat melanosomen ook de tinten van geschubde dinosaurussen kunnen onthullen. De snavelachtige, gehoornde dinosaurus Psittacosaurus was donker boven en licht onder de schaduw om te helpen bij camouflage, en de immense gepantserde dinosaurus Borealopelta droeg roodbruine tinten.
Natuurlijk zijn er enkele grenzen aan deze aanpak. De eerste is dat botten alleen niet helpen. Er moet een soort zacht weefsel zijn, zoals veren of huid. Indrukken volstaan niet. "Je hebt organische resten nodig, " zegt Vinther. Het prehistorische dier moest zo snel worden begraven en zo gedetailleerd worden bewaard dat de overblijfselen van de werkelijke weefsels van het dier zijn bewaard.
En niet alle kleuring bij dieren wordt gecreëerd door melanosomen. Sommige kleuren, zoals geel en blauw, zijn gemaakt door biochemicaliën die paleontologen nog moeten detecteren in fossielen. De huidige methode werkt niet voor elke dinosaurus of elke kleur. Maar het goede nieuws is dat de aanpak op zijn minst een gedeeltelijk beeld schept.
Foto's van het Holotype van de gepantserde dinosaurus Borealopelta markmitchelli . Studies van dit fossiel onthulden roodbruine kleuring en camouflage in de vorm van tegenaanvallen. (Caleb M. Brown et al. / Current Biology 27.16 2514-2521.e3) Wat de kleuren voor de dieren zelf betekenden, is iets anders. In het geval Borealopelta bijvoorbeeld - met een patroon van roestig rood aan de bovenkant, licht aan de onderkant - was de schaduw misschien een manier voor de laaghangende dinosaurus om zich te verbergen voor de vraatzuchtige tyrannosauriërs van die tijd. Andere dinosaurussen waren flitsender. De snoeprietstaart van Sinosauropteryx was waarschijnlijk een sociaal signaal, dat door deze dinosauriërs werd gebruikt om met elkaar te communiceren toen ze elkaar ontmoetten.
Dit type analyse onthult het potentieel van het opkomende veld van fossiele kleuring. Door lang verloren schaduwen te reconstrueren, kunnen paleontologen oude gedragingen detecteren en onderzoeken die eerder aan het zicht waren onttrokken.
Verschillende kleuren vertellen verschillende verhalen. Het donkere boven, licht onder patroon en strepen van de gehoornde dinosaurus Psittacosaurus kunnen erop duiden dat dit dier in een bosrijke omgeving met diffuus licht leefde, terwijl het bandietenmasker en de strepen van Sinosauropteryx een voorkeur kunnen aangeven voor meer open habitats waar inmenging cruciaal was voor niet uitgekozen worden door een grotere carnivoor. Dat de dinosaurussen gecamoufleerd waren, zegt niet alleen iets over waar ze woonden, maar ook over de gevaren waarmee ze te maken hadden. "Fossiele kleurstudies bieden echt een ongekende mogelijkheid om interpretaties over gedrag en biologie uit het fossielenbestand te maken, " zegt Colleary.
Vergelijking van melanosoomverhoudingen en lichaamscontour veermorfologie in uitgestorven pinguïns Inkayacu paracasensis (A en B) en representatieve bestaande pinguïns (C en D). (Julia A. Clarke et al. / Science 330.6006) Paleontologie is altijd een interdisciplinaire wetenschap geweest, op het kruispunt van meerdere disciplines zoals anatomie en geologie. De studie van fossiele kleuren breidt het veld verder uit, op basis van biochemie en geavanceerde beeldvormingstechnieken en de meer traditionele, morfologische benaderingen.
"Ik denk dat we open moeten staan voor het feit dat dinosaurusonderzoek niet meer alleen maar botten is, " zegt Vinther. “Er zijn nog heel veel gevederde dinosaurussen en vogelfossielen te beschrijven, dus binnenkort kunnen we de Audubon Guide to Cretaceous Birds and Dinosaurs schrijven en laten zien in welke habitats ze leefden en misschien binnenkort ook mannelijke en vrouwelijke verenjassen tonen, die zeker zouden hebben gevarieerd in veel dinosaurussoorten. ”
Het onderzoek gaat verder, maar wat al is gevonden, roept vragen op over wat er nog uit het fossielenbestand zou kunnen worden afgeleid. "Misschien zullen we ooit ontdekken dat ze seizoensgebonden verenkleed hadden, zoals kleurrijke displays voor de paringstijd, " zegt Vinther, "en als we ooit dinosaurussen van zacht weefsel op hogere breedtegraden, zoals Australië, tegenkomen, zien we er misschien wat met wit verenkleed tijdens de koude en besneeuwde winters. ”Zo'n vondst zou echt een dinosaurus van een andere kleur zijn.
