Di che colore erano i dinosauri? Musei, film e dipinti ci danno un'immagine vibrante di lucertole giganti in verdi, gialli, viola e blu brillanti. Ma la verità è che il colore dei dinosauri è un po 'un mistero. I paleontologi come Julia Clarke dell'Università del Texas ad Austin e altri stanno cercando di risolvere questo mistero usando uno dei pigmenti di colore naturale più comuni al mondo: la melanina.
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In un recente studio su Nature, Clarke e i suoi colleghi suggeriscono che i dinosauri piumati hanno iniettato una gamma di colori - almeno il colore proveniente dalla melanina - nel mondo antico. I ricercatori ritengono che la comparsa di questa varietà di colori nel piumaggio dino sia stata un effetto collaterale di un cambiamento nel modo in cui gli animali antichi immagazzinavano e utilizzavano l'energia. I risultati hanno implicazioni su come i paleontologi ricostruiscono l'aspetto di questi e altri dinosauri.
La melanina è responsabile della colorazione della pelle più scura nell'uomo, delle macchie o strisce più scure nelle lucertole e dei colori delle piume più scuri negli uccelli. Piccoli pacchetti all'interno delle nostre cellule chiamati melanosomi ospitano melanina. Nell'uomo e negli uccelli, la forma di questi melanosomi corrisponde a diverse forme chimiche di melanina e quindi a colori diversi. Per esempio, le tonalità rosse provengono da melanosomi rotondi e le tonalità grigie provengono da melanosomi lunghi e magri. I melanosomi sono disponibili in un'ampia varietà di forme e dimensioni, e quelli corrispondono a una più ampia varietà di colori.
I melanosomi a forma multipla trovati negli uccelli hanno portato gli scienziati - in particolare i paleontologi - a chiedersi se simili melanosomi si trovano negli uccelli antichi e nei dinosauri piumati, gli antenati degli uccelli moderni. Fortunatamente, alcuni reperti fossili includono piume fossili e , con un microscopio ad alta potenza, gli scienziati possono effettivamente vedere le strutture melanosomiche conservate in questi pietrificamenti pietrificati.
Senza un campione moderno con cui confrontare i fossili, gli scienziati usano le forme dei melanosomi negli uccelli moderni per dare indicazioni su quali colori potrebbe avere un particolare dinosauro piumato o un uccello estinto. "Questo è come un kit di strumenti per noi", spiega Clark. Usando questa tecnica, Clarke e colleghi dell'Università di Akron in Ohio e della China University of Geosciences hanno collegato le forme dei melanosomi nei fossili alle tonalità rosse, grigie, nere o cangianti degli antichi uccelli fossilizzati e dei dinosauri piumati.
Ma il team di Clarke sapeva che i melanosomi fossilizzati avevano altro da rivelare. Gli scienziati non avevano esaminato il colore della melanina in qualcosa di diverso da un pochi mammiferi, uccelli e dinosauri piumati, i ricercatori voleva vedere se le forme melanosomiche nello spettro del regno animale, estinte e viventi, potessero fare luce quando le forme dei pacchetti di pigmenti si evolvessero per mostrare una tale varietà. Individuare questo tempismo darebbe loro una prova evidente di quando i dinosauri si sono evoluti in colori diversi.
I melanosomi di un dinosauro coperto di fuzz fossilizzato chiamato Beipiaosaurus non mostrano molta varietà di forme, mentre un uccello fossilizzato mostra melanosomi magri associati a colori grigi visti in mammiferi e uccelli viventi. (Immagine: Clarke et al.) Il team ha iniziato campionando capelli, pelle e piume di 181 mammiferi viventi, tartarughe, lucertole, coccodrilli e uccelli. In Cina, hanno esaminato fossili di 13 lucertole, tartarughe, dinosauri e rettili volanti chiamati pterosauri, tutti dei periodi Cretaceo e Giurassico, circa 200-66 milioni di anni fa. I campioni fossilizzati variavano da piume conservate a chiazze di pelle a filamenti sfocati di animali che esibivano punte che non erano proprio piume.
I ricercatori hanno quindi utilizzato un microscopio elettronico a scansione per visualizzare i melanosomi in queste antiche strutture. Hanno esaminato il tipo di corpo che copre i melanosomi di ogni campione (estinto e vivente) da cui provenivano - pelle, capelli, peluria o piume - e hanno misurato le differenze nelle loro forme attraverso diversi lignaggi di animali: uccello, mammifero e rettile.
"Se guardi lucertole, tartarughe e coccodrilli viventi c'è una gamma molto piccola di forme melanosome", afferma Clarke. "Potresti avere melanosomi di forma molto simile, solo molto sottilmente diversi in una lucertola marrone contro una nera contro una grigia dai toni grigi". si assomigliano troppo e non possono essere usati per predire di che colore avrebbero potuto essere gli animali.
Tuttavia, i dinosauri piumati, in particolare i primi dinosauri maniraptor che si sono presentati sulla Terra circa 150 milioni di anni fa e alla fine sono diventati uccelli, sfoggiano la più grande varietà di forme melanosomiche. È interessante notare che i dinosauri fuzzy - quelli con filamenti appuntiti e protofeathers - hanno preceduto in modo evolutivo i loro fratelli piumati, ma non mostrano neanche una diversità di forme melanosome. "Solo con l'origine delle piume si vede quindi una grande esplosione nella diversità delle forme melanosome", afferma Clarke.
Un'esplosione nella diversità del colore della melanina è probabilmente arrivata con questa gamma in forma di melanosoma. Questo non significa che antiche lucertole, tartarughe e dinosauri con scaglie o solo filamenti non erano colorati. Potrebbero aver semplicemente fatto affidamento su diversi pigmenti per il loro colore, spiega Clark.
Stranamente, i peli di mammifero e le moderne piume di uccello condividono questa diversità nella forma melanosoma, nonostante il fatto che sono famiglie di animali totalmente indipendenti . A livello molecolare, i mammiferi e gli uccelli realizzano persino colori a base di melanina in modi totalmente diversi. Tuttavia, sembra che ciascuno di essi abbia sviluppato in modo indipendente questa diversità melanosomica.
Ma perché i melanosomi dovrebbero evolvere forme diverse nei dinosauri piumati e non prima? Clarke e colleghi suggeriscono che, almeno nei dinosauri piumati, la varietà di forme melanosomiche potrebbe avere qualcosa a che fare con la fisiologia delle creature. Per indizi su cosa possa essere quel qualcosa, Clarke attinge nuovamente alla relazione ancestrale tra dinosauri piumati e uccelli.
Gli scienziati hanno osservato una connessione genetica tra il modo in cui i melanosomi sono prodotti e il modo in cui gli uccelli regolano l'energia, in particolare alcuni geni che determinano la forma dei melanosomi sono anche coinvolti nella conservazione del grasso nei polli. Sulla base di questo, i ricercatori pensano che un cambiamento genetico abbia messo in relazione il modo in cui i dinosauri piumati regolano l'energia nei loro corpi avrebbe potuto inavvertitamente causare uno spostamento nel modo in cui hanno prodotto la melanina.
Se fosse vero, questo sarebbe un buon esempio di pleiotropia, in cui un insieme di geni può influenzare tratti apparentemente non correlati, un fenomeno abbastanza comune nel mondo biologico. Per ora, tuttavia, siamo un passo avanti verso la comprensione delle regole che governano la complessazione di un dinosauro.
