Dinozaury jak malowane

Właściwie wszystko było pod ręką od blisko 30 lat. Na piórach i włosach zwierząt wymarłych przed milionami lat od dawna znajdowano przecież mikroskopijne struktury kształtem przypominające kiełbaski. Paleontolodzy uparcie jednak twierdzili, że są to szczątki pradawnych bakterii. Tak naprawdę nikomu z nich nie przychodziło do głowy, iż właśnie te dziwaczne mikroskamieniałości są długo poszukiwanym kluczem do poznania prawdziwych kolorów dinozaurów i innych pradawnych stworzeń.

Bo choć rekonstrukcje wymarłych zwierząt od zawsze wyglądały bardzo barwnie, to ich kolory były jedynie efektem inwencji twórczej rysowników. Na podstawie wyglądu dzisiejszych organizmów artyści zgadywali rzeczywiste ubarwienie pradawnych stworzeń. Dinozaury na przykład przez długi czas uważano za typowe gady i malowano z łuskami oraz w kolorach jaszczurek. Na rekonstrukcjach miały więc ubarwienie zielonkawe, czasem z domieszką niebieskiego lub fioletowego.

Zmieniło się to na początku lat 90. XX wieku, gdy po raz pierwszy odkryto odciski piór wokół szczątków dinozaura. Uznano więc, że trzeba je malować jak ptaki. Bogactwo kolorów dzisiejszych pierzastych stworzeń jest jednak tak ogromne, że artystom zostało naprawdę duże pole do inwencji. Najchętniej więc za wzór wybierali egzotyczne ptaki o silnych, jaskrawych kolorach. Dinozaury zalśniły więc ostrą zielenią, kłującą w oczy żółcią, czerwienią i niebieskością.

Pomysł w czarnym atramencie

Wszystkie te wizje zepsuł młody Duńczyk, Jakob Vinther, który w 2006 r. przyjechał na Uniwersytet Yale w USA, by pod kierunkiem prof. Dereka Briggsa pracować nad doktoratem. – W ramach mojego projektu – wyjaśnia paleontolog „Tygodnikowi” – zajmowałem się kopalnymi kałamarnicami.

Nie przez przypadek nazwa tych blisko spokrewnionych z ośmiornicami zwierząt wywodzi się od kałamarza. Wytwarzają one bowiem ciemny barwnik, który do złudzenia przypomina atrament. Przechowywany jest on w organie zwanym workiem atramentowym. Gdy kałamarnicę zaatakuje drapieżnik, gwałtownym ruchem wyrzuca ona porcję barwnika do wody. Powstająca ciemna chmura dezorientuje przeciwnika i osłania ucieczkę ofiary.

– W skamieniałościach kałamarnic sprzed 160 mln lat ten atrament zachowuje się w tak dobrym stanie, że w dawnych czasach naukowcy wręcz używali go do pisania – opowiada dr Vinther. – A ja, oglądając go pod skaningowym mikroskopem elektronowym, zauważyłem, że zachował kształt granulek. I wtedy właśnie pomyślałem sobie, że nie ma żadnego powodu, by nie znaleźć tego pigmentu również w kopalnych piórach czy włosach.

Barwnik, o którym mówi Jakob Vinther, nazywa się melanina. Najprawdopodobniej umiał go już produkować przodek wszystkich zwierząt. Po nim zdolność do wytwarzania melaniny odziedziczyły stworzenia tak odległe, jak dzisiejsze ślimaki, owady, ptaki czy ssaki. Melanina tworzy kilka nieco różnych form o odmiennych kolorach. Eumelanina na przykład ma barwę od brązowej do czarnej, a feomelanina – czerwoną.

– Problem w tym, że w stanie kopalnym pigmenty nie zachowują swego oryginalnego koloru – mówi dr Vinther. – Wszystkie zostały przekształcone w inny związek organiczny i wyglądają dziś na czarne. Na tej podstawie nie da się więc powiedzieć, czy zwierzę za życia miało ubarwienie czerwonawe, czy czarniawe.

Ale młody paleontolog zauważył, że choć kopalny pigment zmienił skład chemiczny, to jednocześnie granulki barwnika – melanosomy – całkowicie zachowały swój pierwotny kształt. A zależy on ściśle od typu melaniny, z jakiej niegdyś powstały. Na tej podstawie da się więc orzec, jaki barwnik budował te granulki za życia zwierzęcia. To zaś daje bezpośrednią informację o jego prawdziwych kolorach.

W poszukiwaniu melanosomów Jakob Vinther obejrzał więc pod skaningowym mikroskopem elektronowym kopalne pióro. I znalazł dokładnie to, czego oczekiwał: drobne struktury kiełbaskowatego kształtu. Wkrótce potem pobiegł do swego promotora, by mu o tym powiedzieć. – Zabawne jest to, że Derek Briggs od razu powiedział „To są przecież kopalne bakterie” – śmieje się dr Vinther. – Nie zajęło mi dużo czasu, by przekonać go, że najprawdopodobniej są to melanosomy. Wymyśliliśmy też sposób, jak to udowodnić.

Wyścig po kiełbaski

Do testu wybrali skamieniałość sprzed 100 mln lat (okres kredowy) z Brazylii. Niewielkie piórko miało widoczne ciemne i jasne paski. – Mogliśmy zobaczyć, że kiełbaskowate struktury widoczne są na ciemnych, a nie na jasnych paskach. Były też ułożone tak, jak w dzisiejszych piórach. Użyliśmy tego jako argumentu, że mamy do czynienia z kopalnymi melanosomami – opowiada dr Vinther.

Od tego momentu sprawa ruszyła z kopyta. Vinther i jego współpracownicy opracowali metodę, która pozwala mierzyć kształt i ułożenie melanosomów, porównać je z dzisiejszymi pigmentami i na tej podstawie dość precyzyjnie odtwarzać ubarwienie kopalnych zwierząt. W 2009 r. opublikowali rekonstrukcję kolorów kolejnego ptasiego pióra, tym razem odkopanego w Niemczech w osadach sprzed 47 mln lat. Ciężko też pracowali, by jako pierwsi odtworzyć ubarwienie dinozaura. Ale ich metoda stała się już znana. Za poszukiwanie melanosomów w kopalnych piórach i łuskach zabrały się bogate i doświadczone zespoły paleontologów. Jednemu z nich udało się wyprzedzić grupę Vinthera i w styczniu 2010 r. opublikować pracę w prestiżowym tygodniku naukowym „Nature”. Chińsko-brytyjski zespół, w skład którego wchodzili m.in. Fucheng Zhang z Chińskiej Akademii Nauk oraz Michael Benton z Uniwersytetu w Bristolu, opisał w niej melanosomy z włókien na ogonie dinozaura Sinosauropteryx oraz z piór współczesnego mu ptaka – Confuciusornis. Zrekonstruowali w ten sposób ubarwienie ogona dinozaura oraz kolory wymarłego ptaka. Nie udało im się jednak odtworzyć ich rozłożenia na ciele Confuciusornis.

Vinther z dużym sceptycyzmem komentował wówczas ustalenia zespołu Zhanga i Bentona. Nic dziwnego. Dwa miesiące później, w konkurencyjnym do „Nature” tygodniku „Science”, ukazała się praca jego grupy. Vinther, Briggs i ich chińscy koledzy opisali melanosomy z licznych piór dinozaura Anchiornis huxleyi. Udało im się odtworzyć pełne ubarwienie wymarłego zwierzęcia. A w styczniu 2012 r. Vinther z kolegami opublikował rekonstrukcję kolorów jednego z najsłynniejszych wymarłych zwierząt – archeopteryksa – przez część badaczy uważanego za najstarszego ptaka, a przez część za pierzastego dinozaura. Tym razem paleontolodzy musieli się oprzeć tylko na jednym piórze, bo tylko w nim zachowała się materia organiczna pozwalająca na obserwację struktury melanosomów.

Kolory na pokaz

To, co udało się odtworzyć, pozwoliło jednak na rewizję dotychczasowych rekonstrukcji ubarwienia dinozaurów. – To nie były zwierzęta o dziwacznych i mocnych kolorach – mówi dr Vinther. – Były raczej podobne do dzisiejszych ptaków. Oczywiście i u ptaków zdarzają się egzotyczne kolory, ale większość przybiera jednak barwy szare, czarne i brązowe.

I tak Sinosauropteryx miał ogon pokryty naprzemiennie kasztanowymi i białymi pręgami. Na ciele zaś Anchiornis przeważała kolorystyka szaro-czarna. Niektóre pióra skrzydeł i nóg miały białe podstawy i czarne końcówki. Szarą głowę pokrywały po bokach czerwonawe i czarne plamki, a na jej szczycie pysznił się ekstrawagancki czerwony grzebień.

Pióro archeopteryksa z kolei okazało się całkowicie czarne. Jego umiejscowienie – na zasadzie analogii z dzisiejszymi ptakami – wskazuje, że taką barwę najprawdopodobniej też przybierały pozostałe pióra skrzydeł. Jest więc duże prawdopodobieństwo, że w całym ubarwieniu archeopteryksa dominowała czerń.

– Interesujące jest to, do czego dinozaury i pradawne ptaki używały kolorów – opowiada Jakob Vinther. – Wygląda na to, że ich funkcja była podobna jak u nowoczesnych ptaków. Czerwony grzebień Anchiornis nie służył do kamuflażu, lecz raczej do pokazów. Dinozaury sygnalizowały coś innym osobnikom swojego gatunku albo też urządzały pokazy godowe.

Podobnego zdania jest Michael Benton, który opisał ubarwienie sinosauropteryksa. Tuż po publikacji pracy mówił, że pióra prawdopodobnie powstały do olśniewania kolorami. Dopiero później dinozaury i ptaki odkryły, że przydają się też do izolacji oraz do latania.

A przecież to dopiero pierwsze wnioski z rekonstrukcji rzeczywistego ubarwienia wymarłych zwierząt. Kolejne okazy już są badane.

– Myślę, że pojawi się parę niespodzianek. Niemal za każdym razem, gdy zaczynamy się czemuś przyglądać, widzimy coś, czego się nie spodziewaliśmy – mówi Jakob Vinther. – Wiele dzisiejszych ptaków ma pióra metaliczne, opalizujące. Niektóre dinozaury też mogły mieć takie. Wiemy, że używały piór dla pokazów, a opalizujące kolory służą generalnie do tego celu. Jeśli to odkryjemy, będzie to coś bardzo interesującego.