Un recente studio ha rivelato che le piume dei dinosauri avevano una composizione proteica simile a quella degli uccelli moderni, suggerendo un’origine precoce della chimica delle piume degli uccelli, forse 125 milioni di anni fa. La ricerca ha scoperto che le alfa-proteine nelle piume fossili si sono probabilmente formate a causa del calore durante la fossilizzazione, e non erano originariamente presenti.
La potenza dei raggi X nella ricerca
I potenti raggi X generati presso il Laboratorio Nazionale di Acceleratori SLAC hanno permesso ai ricercatori di ottenere nuove intuizioni sull’evoluzione delle piume. Quanto sono strettamente correlati i dinosauri agli uccelli di oggi? Un recente studio si addentra in questa questione, indagando l’evoluzione e l’alterazione delle proteine nelle piume dei dinosauri nel corso di milioni di anni e sotto un calore estremo.
La scoperta delle proteine nelle piume dei dinosauri
Studi precedenti suggeriscono che le piume dei dinosauri contenevano proteine che le rendevano meno rigide rispetto alle piume degli uccelli moderni. Ora, i ricercatori del University College Cork (UCC), la Stanford Synchrotron Radiation Light Source (SSRL) presso il Dipartimento dell’Energia del Laboratorio Nazionale di Acceleratori SLAC, e altre istituzioni, hanno scoperto che le piume dei dinosauri avevano originariamente una composizione proteica molto simile a quella degli uccelli moderni.
La chimica delle piume degli uccelli: un’origine più antica di quanto pensato
Questo risultato significa che la chimica delle piume degli uccelli di oggi ha probabilmente avuto origine molto prima di quanto precedentemente pensato, forse già 125 milioni di anni fa. “È davvero emozionante scoprire nuove somiglianze tra dinosauri e uccelli”, ha detto Tiffany Slater, una paleontologa dell’UCC e autrice principale del nuovo studio. “Utilizzando raggi X e luce infrarossa, abbiamo scoperto che le piume del dinosauro Sinornithosaurus contenevano molte beta-proteine, proprio come le piume degli uccelli di oggi. Questa scoperta conferma la nostra ipotesi che gli uccelli dinosauri avessero piume rigide, come negli uccelli moderni.”
Il mix di proteine: un punto cruciale
Il punto cruciale della questione è il mix di proteine. Test precedenti sulle piume dei dinosauri hanno trovato principalmente proteine alfa-cheratina, che risultano in 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 chiedevano se questa differenza riflettesse la vera chimica delle piume durante la vita o un artefatto del processo di fossilizzazione.
La scoperta delle alfa-proteine nelle piume fossili
Per scoprirlo, Slater e la collega paleontologa dell’UCC Maria McNamara si sono unite agli scienziati della SSRL per analizzare le piume di 125 milioni di anni fa del dinosauro Sinornithosaurus e dell’uccello primitivo Confuciusornis, oltre a una piuma di 50 milioni di anni proveniente dagli Stati Uniti. Hanno recentemente pubblicato i loro risultati sulla rivista Nature Ecology and Evolution.
Per rilevare le proteine nelle antiche piume, i ricercatori hanno posizionato i fossili di fronte ai potenti raggi X della SSRL, che hanno rivelato se i componenti chiave delle beta-proteine erano presenti. Questo ha aiutato i ricercatori a determinare se le beta-proteine di un campione erano ancora nella loro forma “nativa” o se si erano modificate nel tempo – e come procede quella modifica chimicamente, ha detto lo scienziato della SSRL Sam Webb.
Il team ha anche eseguito esperimenti separati che simulano le temperature a cui i fossili sono sottoposti nel tempo, ha detto Webb. Questi esperimenti hanno mostrato che le alfa-proteine possono formarsi in un fossile a causa del processo di fossilizzazione, piuttosto che far parte della piuma durante la vita.
L’analisi ha mostrato che mentre alcune piume fossili contengono molte alfa-proteine, queste probabilmente non erano originariamente presenti, ma si sono formate nel tempo. Si sono formate a causa dell’alto calore estremo che i fossili subiscono.
“Le nostre esperimenti aiutano a spiegare che questa strana discrepanza chimica è il risultato della degradazione delle proteine durante il processo di fossilizzazione”, ha detto Slater. “Quindi, anche se alcune piume di dinosauri conservano tracce delle originali beta-proteine, altre piume fossili contengono alfa-proteine che si sono formate durante la fossilizzazione.”
“L’idea che le composizioni proteiche originali possano cambiare nel tempo è un aspetto spesso trascurato quando si guardano i biomarcatori dal profondo del tempo”, ha detto Webb. “Confrontare i nostri risultati di spettroscopia a raggi X con le ulteriori misurazioni di laboratorio dei campioni di piume riscaldati sperimentalmente ha aiutato a calibrare i nostri risultati.”
“Le tracce di antiche biomolecole possono chiaramente sopravvivere per milioni di anni, ma non si può leggere il registro fossile letteralmente perché anche i tessuti fossili apparentemente ben conservati sono stati cotti e schiacciati durante la fossilizzazione”, ha detto Maria McNamara, autrice senior dello studio.
“Stiamo sviluppando nuovi strumenti per capire cosa succede durante la fossilizzazione e sbloccare i segreti chimici dei fossili”, ha detto McNamara. “Questo ci darà nuove ed emozionanti intuizioni sull’evoluzione.”