Hace unos cientos de miles de años durante la edad de hielo más reciente de la Tierra, una robusta subespecie de hiena manchada que pesaba más del doble del peso de su pariente moderno vagaba por el terreno nevado de Eurasia. Hasta su extinción alrededor de las 11, 000 años atrás, estos animales, ahora conocidas como hienas de las cavernas, arrastraría a sus presas a las guaridas y las devoraría con mandíbulas aplastantes.

Un equipo internacional que incluye investigadores del Laboratorio Nacional Acelerador SLAC del Departamento de Energía ha descubierto cómo podría haber sido la vida para estas enormes criaturas. Descubrieron que a pesar de su enorme tamaño, Algunas hienas de las cavernas experimentaron momentos de dificultad que los afectaron hasta los huesos, causando áreas de crecimiento detenido que aparecen como líneas oscuras, como anillos en el tronco de un árbol.

La investigación, dirigida por la paleontóloga del Museo Infantil de Indianápolis, Jennifer Anné, y publicada en el Revista de espectrometría atómica analítica , es parte de un esfuerzo mayor que utiliza la fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford (SSRL) de SLAC para mapear concentraciones bajas, o rastrear, elementos dentro del hueso, desenterrando información biológica sobre animales extintos hace mucho tiempo.

"Este trabajo, que ofrece una nueva visión del delicado ballet químico dentro del hueso, podría permitirnos refinar nuestra comprensión del impacto ambiental en los vertebrados del pasado y predecir lo que sucederá en el futuro, "dice Phil Manning, profesor de historia natural en la Universidad de Manchester en el Reino Unido, quien es a la vez coautor y director del laboratorio que llevó a cabo esta investigación.

Una historia de vida en hueso

Para retener los elementos químicos que sustentan la vida, el cuerpo los incorpora a su esqueleto, asegurándose de que no se eliminen durante los procesos cotidianos. Dado que los huesos cambian constantemente, estudiarlos brinda a los investigadores la oportunidad de aprender la historia de vida de un animal desde que se estaba desarrollando hasta lo que sucedió justo antes de morir.

"Tu hueso puede ocupar la mitad de la tabla periódica en su estructura, "Anné dice." Ese es uno de los grandes propósitos de tener un esqueleto:es un área importante de almacenamiento y liberación para una serie de elementos que vas a usar a lo largo de tu vida. En nuestra investigación, tratamos de averiguar qué pueden decirle todos los oligoelementos del hueso sobre un organismo ".

En su investigación, Anné examina trozos de hueso que otros investigadores suelen tirar, lo que proporciona tamaños de muestra más grandes y más libertad para usarlos. La hiena ella dice, surgió como una muestra aleatoria y se transformó en algo un poco más grande de lo que esperaba.

Cementerio de la edad de hielo

En SSRL, los investigadores utilizaron una técnica llamada fluorescencia de rayos X, proyectar rayos X sobre muestras de huesos de hiena de las cavernas para eliminar los electrones más internos de los átomos de los materiales. Cuando los electrones externos saltan para ocupar su lugar, los átomos irradian luz fluorescente. Dado que cada elemento químico tiene su propia longitud de onda de luz característica, esta técnica permitió a los investigadores mapear la distribución de elementos en el hueso. Una técnica similar realizada en Diamond Light Source en el Reino Unido les permitió determinar mejor la concentración de cada elemento.

Los fragmentos de hueso de la hiena de las cavernas en particular que aparecen en este artículo, fechado 40, 000 años, se encontraron entre un cementerio de diferentes fósiles de la edad de hielo en una cueva en Inglaterra. Los investigadores también utilizaron huesos de las hienas manchadas de hoy como análogos para asegurarse de que lo que estaban viendo estuviera en línea con el organismo moderno y no algo que se filtró al fósil desde su entorno externo.

Nada de que reírse

Uno de los elementos que los investigadores pudieron mapear fue el zinc, que está estrechamente relacionado con el crecimiento óseo. Los paleontólogos ya conocían los patrones cíclicos de crecimiento óseo en fósiles, a menudo se observa como zonas alternas de hueso de crecimiento lento y rápido. Estas zonas permiten a los investigadores reconstruir la edad, crecimiento, dieta y otros factores de estilo de vida de animales extintos.

Cuando un animal tiene un suministro constante de nutrientes y minerales, el crecimiento óseo empuja constantemente hacia afuera, creando poroso, Zonas ricas en zinc. Pero cuando el metabolismo de un animal se ralentiza, quizás debido a períodos de estrés o hambre, también lo hace el crecimiento óseo, creando tiras densas, o líneas de "descanso" óseo. Los paleontólogos creen que estas líneas corresponden a factores como estaciones alternas y ciclos reproductivos.

Cuando los investigadores mapearon la distribución y concentración de zinc en esta hiena en particular, notaron líneas finas que parecían casi trazos de lápiz, significando áreas de crecimiento detenido. Los huesos de hiena moderna y los fósiles de hiena de las cavernas de diferentes sitios y períodos de tiempo no mostraban estas líneas, sugiriendo que esta hiena experimentó tensiones que las otras no.

"Un animal que está lidiando con las condiciones de la edad de hielo puede experimentar momentos realmente buenos y momentos realmente difíciles, "dice Nick Edwards, un científico de SLAC que es coautor y parte del equipo de investigación. "Aún no estamos seguros de cuáles son los factores estresantes, pero estas líneas muestran al menos cómo los trataba el animal ".

Conectando especies desaparecidas

Para dar seguimiento a esta investigación, Anné espera aplicar lo que ha aprendido a diferentes tipos de tejidos en diferentes especies, tanto moderno como extinto, para lograr una mejor comprensión del hueso y lo que puede decirle a los investigadores sobre un organismo. Una actualización reciente de la línea de luz SSRL utilizada en esta investigación permitirá al equipo mejorar sus imágenes, midiendo todo el espectro de oligoelementos a mayor resolución y haciendo zoom en áreas interesantes sin siquiera tener que mover la muestra.

El estudio actual es parte de una serie de artículos de investigación del equipo que utiliza la técnica basada en SLAC. Uno miró los fósiles de un dinosaurio de 150 millones de años llamado Allosaurus y otro miró a un manatí de 19 millones de años.

"Juntos, estos documentos muestran lo que los oligoelementos pueden revelar sobre especies antiguas a lo largo de un lapso de más de 100 millones de años, "dice Uwe Bergmann, un científico distinguido de SLAC en SLAC y coautor de la investigación. "Esperamos que lo que hemos aprendido nos permita retroceder aún más en el tiempo en las vidas de otros animales extintos".