Forsiktig med fjærfargen

Et eksperiment i trykkoker viste at man skal være forsiktig med å fargebestemme eldgamle fugler basert på forsteinede fjærrester.

Publisert
Hvordan så dinosauren Anchiornis huxleyi egentlig ut? Et nytt eksperiment åpner spørsmålet til debatt. For ordens skyld: Den øverste versjonen er forskernes rekonstruksjon, de to andre forskning.nos fantasier. (Foto: (Bilde: Matt Martyniuk/Wikimedia Commons/bearbeidet av forskning.no))
Hvordan så dinosauren Anchiornis huxleyi egentlig ut? Et nytt eksperiment åpner spørsmålet til debatt. For ordens skyld: Den øverste versjonen er forskernes rekonstruksjon, de to andre forskning.nos fantasier. (Foto: (Bilde: Matt Martyniuk/Wikimedia Commons/bearbeidet av forskning.no))

Det er noen år siden forskerne oppdaget rester etter fargestoffet melanin i fossiler for første gang. Oppdagelsen gledet paleontologer verden over: Kanskje kunne restene gi en indikasjon på hva slags farge dinosaurene hadde?

Fargen blir sjelden bevart når et dyr fossiliseres. Men det er ikke usannsynlig at fjærkledte dinosaurer hadde forskjellig farger, slik deres nålevende fugle-etterkommere har.

Konklusjonen fra et par studier fra 2010, der nettopp pigmentrester i fjær ble analysert, var at restene kunne brukes til å fargebestemme dinosaurene. Artene forskerne analyserte i de to studiene hadde sannsynligvis en oransje-, svart- og brunaktig bekledning.

Problemet er bare at det kanskje ikke stemmer.

Et nytt eksperiment viser nemlig at det å gjøre en fjær om til stein, endrer fjæra på mikronivå. Dermed er det ingen automatikk i at pigmentrester fra dagens fossiler forteller den sanne historien om fortidas fargesprakende fjørfe.

– Å gjøre fargerekonstruksjoner basert på slike pigmentanalyser alene er risikosport, sier Marie McNamara, en av forskerne bak studien, til forskning.no.

Fjær i trykkoker etterlignet fossiliseringsprosess

Det var innerst i en celle fra ei fjær at forskerne først fant melanosomer, små blærer som forteller noe om hva slags fargepigment cella produserte. Melanosomer finnes i cellene som farger både hår, hud, øyne og fjær.

Det finnes to typer melanosomer: Eumelanosomer, som gir en brunsvart farge, og feomelanosomer, som produserer et gulrødt pigment. 

Marie McNamara, en forsker ved University of Bristol i Storbritannia, og hennes amerikanske kolleger ble nysgjerrige på om fjær generelt, og melanosomer spesielt, blir endret når fjær blir til stein. I fjærfargestudiene som hittil har vært publisert, har man nemlig antatt at fargeblærene ikke påvirkes av fossiliseringen.

Fordi de ikke hadde 80 millioner år til rådighet, måtte McNamara og kollegene tenke nytt:

De tok fjær fra nålevende fugler, blant annet fra østblåfugler, rødkardinaler og byduer, og stappet dem inn i en autoklav. Det er en trykkoker som vanligvis brukes til å sterilisere for eksempel forskningsutstyr.

Der ble fjærene utsatt for en temperatur på enten 200° eller 250° Celsius, samtidig som trykket ble økt til 250 bar, eller 250 ganger trykket ved havoverflaten. Fjærene ble liggende i trykkokeren i 24 timer.

Det var i en trykkoker omtrent som denne at fjærene ble behandlet i et døgn. De kom ut etterpå med vesentlige endringer på cellenivå. (Foto: KOchstudiO/Wikimedia Creative Commons)
Det var i en trykkoker omtrent som denne at fjærene ble behandlet i et døgn. De kom ut etterpå med vesentlige endringer på cellenivå. (Foto: KOchstudiO/Wikimedia Creative Commons)

Til sammen ble det hele en slags etterligning av forholdene ei fjær utsettes for når den havner i press under jorda i millioner av år.

Fargeblærene krympet

Det første forskerne la merke til da de tok ut fjærene, var at de var blitt svarte. Kanskje ikke uventet, i hvert fall om du ser for deg hva som ville skjedd om du glemte en lasagne i ovnen i et døgn.

Ved 250 grader forsvant dessuten alle tegn på mønstre i fjærene. En viss kontur etter dem var fortsatt synlig på fjærene som hadde vært gjennom en 200 graders oppvarming.

En del av de mindre delene av fjærene ble også ødelagt, men heldigvis var selve melanosomene inne i cellene bevart. Uten dem ville jo hele grunnlaget for fagfeltet falt bort.

Men, og dette er viktig, skriver forskerne: Melanosomenes geometri endret seg i trykkokeren. Det vil si at lengden og bredden på blærene ble forandret – de trakk seg sammen som følge av den inntørkingen som skjer når noe forsteines.

På det meste krympet blærene med mer enn en femtedel.

Eumelanosomer og feomelanosomer skilles fra hverandre på utseende, så om geometrien endrer seg – om et melanosom for eksempel blir mer avlangt enn rundt – kan det i prinsippet være mulig å blande sammen de to typene.

De øverste bildene viser en østblåfuglfjær før den ble puttet i trykkokeren. Pilen på bildet til høyre peker ut et melanosom. De nederste bildene viser den samme fjæra etter 24 timer i autoklav. Melanosomene overlevde eksperimentet, men de ble vesentlig forandret av trykket og temperaturen. (Foto: Marie McNamara)
De øverste bildene viser en østblåfuglfjær før den ble puttet i trykkokeren. Pilen på bildet til høyre peker ut et melanosom. De nederste bildene viser den samme fjæra etter 24 timer i autoklav. Melanosomene overlevde eksperimentet, men de ble vesentlig forandret av trykket og temperaturen. (Foto: Marie McNamara)

Fossilets funnsted blir viktigere

– Dette betyr at rekonstruksjoner av fossil fjærfarge som kun baserer seg på den presise geometrien til fossile melanosomer muligens ikke er nøyaktige, sier McNamara til forskning.no.

– Det viktige er hvor intens begravelsesprosessen har vært. Fossile fjær som har opplevd relativt sett milde begravelsesforhold vil gi de mest presise rekonstruksjonene, forklarer hun.

Det betyr at fossiler som har ligget nære overflaten, med lavere trykk og temperaturer, sannsynligvis er enklere å rekonstruere enn fossiler som har ligget bevart dypt nede i jordskorpa.

Paleontologer som vil fargebestemme fossilet sitt må derfor begynne å se nøyere på hvor et fossil ble funnet.

– Kinesiske områder som huser primitive fugler og fjærkledte dinosaurer har faktisk gått gjennom en ganske intens fossilisering, mer enn yngre områder som for eksempel Messel i Tyskland. Så rekonstruksjoner av kinesiske fossiler som baserer seg på melanosomstørrelse og -form, for eksempel arbeidene med Microraptor, er kanskje ikke riktige, sier McNamara.

– Hvis rekonstruksjonen derimot er basert på en bredere analyse av melanosomene, for eksempel om de er stavformede eller runde, slik som er tilfellet med Confuciusornis, vil den klare seg bedre.

Rekonstruksjon av Microraptor med svarte, glinsende fjær. Denne er sannsynligvis ganske riktig, tror Marie McNamara. (Foto: (Illustrasjon: Jason Brougham/University of Texas/Science))
Rekonstruksjon av Microraptor med svarte, glinsende fjær. Denne er sannsynligvis ganske riktig, tror Marie McNamara. (Foto: (Illustrasjon: Jason Brougham/University of Texas/Science))

Mulighet for feil betyr ikke garantert feil

McNamara og kollegene er som vanlig diplomatiske i sin studie, og de navngir ingen kolleger som de mener burde sjekke sine studier. De skriver heller at flere studier trengs vise hvor store avvik fra en gitt form som må til før en farge faktisk forandrer seg.

Dessuten må forskerne, om mulig, utvide verktøykassa si. Melanosomer og melanin er nemlig bare én del av historien-

– Vår studie viser at melaninbaserte farger overlever, men andre typer pigmenter og farger gjør ikke det. Mange moderne fugler har imidlertid fjær som inneholder både melanosomer og andre fargemekanismer, påpeker hun.

At også fortidsfugler var fargelagt med mer enn bare melanin, er derfor meget mulig.

Og enn så lenge er det dermed også kanskje lov å drømme seg bort til en forhistorisk verden der fjærdinosaurer, Tyrannosauruser og Diplodocuser spradet rundt som vandrende regnbuer.

Kilde:

M. McNamara m.fl. (2013) Experimental maturation of feathers: implications for reconstructions of fossil feather colour. Biology Letters, publisert 27. mars 2013 (les sammendrag)