Usando la fuente de luz de radiación de sincrotrón Stanford de SLAC, Los investigadores pudieron desenredar la historia de los pigmentos clave en los fósiles de ratones antiguos. Los investigadores demostraron que el ratón probablemente tenía un pelaje rojizo y marrón en la espalda y los costados y una barriga blanca. como se muestra en la concepción del artista de Stuart Pond a la izquierda. La imagen inferior a la derecha es una fotografía del fósil clave examinado en este estudio. Arriba hay una imagen de rayos X de sincrotrón de color falso de la química fósil. Crédito:Gregory Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory
Los investigadores han detectado por primera vez rastros químicos de pigmento rojo en un fósil antiguo:un ratón excepcionalmente bien conservado, no muy diferente a los ratones de campo de hoy, que vagaba por los campos de lo que hoy es el pueblo alemán de Willershausen hace unos 3 millones de años.
El estudio reveló que la criatura extinta, cariñosamente apodado "ratón poderoso" por los autores, vestía un pelaje de color marrón a rojizo en la espalda y los costados y tenía una pequeña barriga blanca. Los resultados se publicaron hoy en Comunicaciones de la naturaleza .
La colaboración internacional, dirigido por investigadores de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, utilizó espectroscopía de rayos X y múltiples técnicas de imagen para detectar la delicada firma química de los pigmentos en este ratón extinto hace mucho tiempo.
"La vida en la Tierra ha llenado el registro fósil con una gran cantidad de información que solo recientemente ha sido accesible para la ciencia, "dice Phil Manning, un profesor en Manchester que codirigió el estudio. "Ahora se puede implementar un conjunto de nuevas técnicas de imagen, que nos permiten profundizar en la historia química de un organismo fósil y los procesos que preservaron sus tejidos. Donde una vez vimos simplemente minerales, ahora desentrañamos suavemente los 'fantasmas bioquímicos' de especies extintas desde hace mucho tiempo ".
El equipo de investigación que incluye científicos del Laboratorio Nacional Acelerador SLAC del Departamento de Energía de EE. UU., utilizó rayos X de la fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford (SSRL) de SLAC y la fuente de luz de diamante (DLS) en el Reino Unido.
Una imagen de rayos X de sincrotrón de color falso de la química fósil. El azul representa el calcio en los huesos. el verde es el elemento zinc que ha demostrado ser importante en la bioquímica del pigmento rojo y el rojo es un tipo particular de azufre orgánico del que no se pueden obtener imágenes con los métodos tradicionales. Este tipo de azufre está enriquecido con pigmento rojo. Cuando se combina, regiones ricas en zinc y azufre aparecen amarillas en esta imagen, mostrando que el pelaje de este animal era rico en compuestos químicos que probablemente se derivan de los pigmentos rojos originales producidos por el ratón. Crédito: Comunicaciones de la naturaleza
Pintar un cuadro del pasado
El color juega un papel vital en los procesos selectivos que han dirigido la evolución durante cientos de millones de años. Pero hasta hace poco Las técnicas utilizadas para estudiar fósiles no fueron capaces de explorar la pigmentación de animales antiguos, que es fundamental para reconstruir exactamente cómo se veían.
Este artículo más reciente marca un gran avance en la capacidad de resolver pigmentos de color fosilizados en especies desaparecidas mediante el mapeo de elementos clave asociados con el pigmento melanina. el pigmento dominante en los animales. En forma de eumelanina, el pigmento da un color negro o marrón oscuro, pero en forma de feomelanina, produce un color rojizo o amarillo.
Construyendo los cimientos
Hasta hace poco, los investigadores se habían centrado en las trazas de elementos que se sabe que están asociados con la eumelanina, que en experimentos anteriores reveló patrones oscuros y claros en las plumas de las primeras aves, incluido Archaeopteryx, el famoso fósil que ofreció por primera vez un vínculo claro entre los dinosaurios y las aves.
En 2016, coautor Nick Edwards, científico en SLAC, dirigió un estudio que demostró el potencial para diferenciar entre eumelanina y feomelanina en plumas de aves modernas. Ese trabajo proporcionó un punto de referencia químico para este artículo más reciente, que por primera vez demostró que es posible detectar el escurridizo pigmento rojo, que es mucho menos estable en el tiempo geológico, en fósiles antiguos.
El fósil clave examinado en este estudio es una especie extinta de ratón de campo de Alemania de 3 millones de años. El ratón mide aproximadamente 7 cm de largo. Crédito:Universidad de G? Ttingen
"Tuvimos que construir una base sólida utilizando tejido animal moderno antes de que pudiéramos aplicar la técnica a estos animales antiguos, ", Dijo Edwards." Fue realmente un punto de inflexión en el uso de firmas químicas para romper el color de animales antiguos con fósiles de tejidos blandos ".
Para revelar los patrones fósiles en el poderoso ratón, el equipo de Manchester usó SSRL y DLS para bañar los fósiles en intensos rayos X. La interacción de esos rayos X con los metales traza que se encuentran en los pigmentos permitió al equipo reconstruir el color rojizo en el pelaje del ratón.
"Los fósiles utilizados en este estudio conservan asombrosos detalles estructurales, pero nuestro trabajo enfatiza que una preservación tan excepcional también puede conducir a detalles químicos extraordinarios que cambian nuestra comprensión de lo que es posible resolver en los fósiles, "dijo el profesor de geoquímica de Manchester Roy Wogelius, quien codirigió el estudio. "En el camino, aprendimos mucho más sobre la química de la pigmentación en todo el reino animal".
Añadiendo una nueva dimensión
La clave de su trabajo fue determinar que los metales traza se incorporaron al pelaje del ratón fosilizado exactamente de la misma manera que se unen a los pigmentos en animales con altas concentraciones de pigmento rojo en sus tejidos.
"A medida que investiga en un área en particular, el alcance de sus técnicas puede evolucionar, "dice Uwe Bergmann, coautor y científico distinguido del personal de SLAC que dirigió el desarrollo de las imágenes de fluorescencia de rayos X utilizadas en esta investigación. "La esperanza es que pueda desarrollar una herramienta que se convierta en parte del arsenal estándar cuando se estudie algo nuevo, y creo que la aplicación a los fósiles es un buen ejemplo ".
El esfuerzo, que involucró la física, paleontología, química orgánica y geoquímica, informa a los científicos qué buscar en el futuro.
"Nuestra esperanza es que estos resultados signifiquen que podemos tener más confianza en la reconstrucción de animales extintos y, por lo tanto, agregar otra dimensión al estudio de la evolución". "Dice Wogelius.
