Un nuovo studio rivela somiglianze scioccanti tra le piume dei dinosauri e quelle degli uccelli

I potenti raggi X generati presso lo SLAC National Accelerator Laboratory hanno consentito ai ricercatori di acquisire nuove conoscenze sull’evoluzione delle piume.

Che parentela sono i dinosauri con gli uccelli di oggi? Uno studio recente approfondisce questa domanda, esaminando l’evoluzione e il cambiamento delle proteine ​​nelle piume dei dinosauri nel corso di milioni di anni e in condizioni di calore estremo.

Studi precedenti Ciò suggerisce che le piume dei dinosauri contenessero proteine ​​che le rendevano meno rigide delle piume degli uccelli moderni. Ora, i ricercatori dell’University College Cork (UCC), della Stanford Synchrotron Radiation Light (SSRL) presso lo SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell’Energia e di altre istituzioni hanno scoperto che le piume dei dinosauri originariamente avevano una composizione proteica molto simile a quella degli uccelli moderni. . .

Questa scoperta significa che la chimica delle attuali piume degli uccelli potrebbe aver avuto origine molto prima di quanto si pensasse, forse 125 milioni di anni fa.

“È davvero emozionante scoprire nuove somiglianze tra dinosauri e uccelli”, ha affermato Tiffany Slater, paleontologa dell’Università della California e autrice principale del nuovo studio. “Utilizzando i raggi X e la luce infrarossa, abbiamo scoperto che le piume provengono dai dinosauri sinornitosauro Contiene molte proteine ​​beta, proprio come le piume degli uccelli oggi. Questa scoperta conferma la nostra ipotesi che gli uccelli dinosauri avessero piume dure, come nel caso degli uccelli moderni.

Il nocciolo del problema è il mix proteico. Precedenti test sulle piume dei dinosauri hanno trovato principalmente proteine ​​alfa-cheratina, che rendono le piume meno rigide, mentre le piume degli uccelli moderni sono ricche di proteine ​​beta-cheratina, che rafforzano le piume per il volo. Tuttavia, i ricercatori si sono chiesti se questa differenza riflette la vera chimica delle piume durante la vita o è il risultato del processo di fossilizzazione.

Per scoprirlo, Slater e la collega paleontologa Maria McNamara, paleontologa dell’Università della California, hanno collaborato con gli scienziati della SSRL per analizzare le piume dei dinosauri risalenti a 125 milioni di anni fa. sinornitosauro E il mattiniero ConfuciusornisOltre a una piuma di 50 milioni di anni proveniente dagli Stati Uniti, hanno recentemente pubblicato le loro scoperte sulla rivista Ecologia ed evoluzione della natura.

Per scoprire le proteine ​​trovate nelle piume antiche, i ricercatori hanno posizionato i fossili davanti ai potenti raggi X dell’SSRL, che hanno rivelato se erano presenti componenti chiave delle proteine ​​beta. Ciò ha aiutato i ricercatori a determinare se le proteine ​​beta nel campione erano ancora nella loro forma “originale” o se erano cambiate nel tempo – e come tale cambiamento è avvenuto chimicamente, ha detto lo scienziato della SSRL Sam Webb.

Il team ha anche condotto esperimenti separati che simulavano le temperature a cui i fossili sarebbero stati esposti nel tempo, ha detto Webb. Questi esperimenti hanno dimostrato che le proteine ​​alfa potrebbero formarsi nel fossile come risultato del processo di fossilizzazione, anziché far parte della piuma durante la vita.

L’analisi ha dimostrato che, sebbene alcune piume fossili contengano molte proteine ​​alfa, probabilmente non erano presenti originariamente, ma si sono formate nel tempo. Si sono formati a causa del calore estremamente elevato a cui sono esposti i fossili.

“I nostri esperimenti aiutano a spiegare che questa strana discrepanza chimica è il risultato della degradazione delle proteine ​​durante il processo di fossilizzazione”, ha detto Slater. “Sebbene alcune piume di dinosauro conservino tracce delle proteine ​​beta originali, altre piume fossili contengono proteine ​​alfa che si sono formate durante la fossilizzazione”.

“L’idea che le strutture delle proteine ​​native possano cambiare nel tempo è un aspetto che viene spesso trascurato quando si esaminano i biomarcatori dei tempi antichi”, ha detto Webb. “Il confronto dei nostri risultati della spettroscopia a raggi X con ulteriori misurazioni di laboratorio di campioni di piume riscaldati sperimentalmente ha aiutato a calibrare i nostri risultati”.

“Chiaramente tracce di antiche biomolecole possono sopravvivere per milioni di anni, ma non è possibile leggere letteralmente i reperti fossili perché anche i tessuti fossili ben conservati sono stati cotti e frantumati durante la fossilizzazione”, ha affermato l’autrice principale dello studio Maria McNamara.

“Stiamo sviluppando nuovi strumenti per comprendere cosa accade durante la fossilizzazione e per scoprire i segreti chimici dei fossili”, ha affermato McNamara. “Questo ci fornirà nuove entusiasmanti informazioni sull’evoluzione.”

Riferimento: “Mantenimento delle proteine ​​beta corneali in Mesozoico “Piume” di Tiffany S. Slater e Nicholas B. Edwards e Samuel M. Webb, Fuqing Zhang e Maria E. McNamara, 21 settembre 2023, Ecologia ed evoluzione della natura.
doi: 10.1038/s41559-023-02177-8