Owad z oligocenu Francji z zachowanymi śladami ubarwienia skrzydeł. Fot. H. Zell, Wikimedia Commons.
Poszukiwania oraz badania DNA dinozaurów i mamutów przyciągają uwagę – między innymi dzięki filmowi Park Jurajski. W cieniu pozostają próby pozyskania innych substancji chemicznych ze szczątków organizmów wymarłych przed milionami lat. A szkoda, bo są to próby równie ciekawe, jak badania DNA sprzed tysięcy oraz milionów lat.
Na pozór nie ma żadnych szans, by w zapisie kopalnym zachowały się substancje tak ulotne, jak barwniki. Stąd też barwy skóry oraz upierzenia na rekonstrukcjach wymarłych zwierząt i roślin są w większej mierze produktem fantazji artystów niż efektem rzeczywistych badań naukowych. Mimo to niekiedy udaje się znaleźć i wyodrębnić takie związki chemiczne. Mają one ogromne znaczenie, gdyż z jednej strony mogą one pomóc w badaniach systematyki organizmów, które znamy jedynie ze skamieniałości. Z drugiej natomiast strony substancje takie mogą pełnić funkcję biomarkerów, to znaczy świadczyć o istnieniu w danym momencie w przeszłości geologicznej jakiejś grupy organizmów, bądź o działaniu jakichś procesów biochemicznych.
Wśród ostatnich doniesień naukowców uwagę przyciągają zwłaszcza odkrycia barwników w szczątkach morskich bezkręgowców sprzed kilkuset milionów lat. Zachowanie się barwnika jest zdarzeniem unikalnym, co powoduje, że nie znamy barw większości wymarłych zwierząt oraz roślin; możemy tylko spekulować na ich temat.
Chinony sprzed 340 mln lat
Całkiem niedawno z otoczenia liczących 340 mln lat skamieniałości liliowców udało się wyodrębnić substancje organiczne w postaci chinonów (O’Malley et al., 2013). Mogły one służyć tym morskim zwierzętom zarówno jako barwniki, jak i do odstraszania drapieżców.
Liliowce z karbonu stanu Iowa, USA. Fot. Sanjay Acharya.
Chinony zostały wykryte w tej samej warstwie skalnej, w której znaleziono liliowce datowane na dolny karbon. Substancje te nie występowały bezpośrednio w skamieniałościach, jednak ich obecność w najbliższym sąsiedztwie, a także ich wykorzystywanie przez współczesne szkarłupnie (grupa, do których należą liliowce) sugerują, że chinony mogły być rzeczywiście powstać jako produkt metabolizmu liliowców.
W przyszłości znalezisko prawdopodobnie zostanie wykorzystane w badaniach systematyki liliowców. Chinony to nie DNA, ale też mogą być przydatne – twierdzą odkrywcy.
Barwnik sprzed 160 mln lat
Dużo młodsze, ale równie interesujące znalezisko pochodzi z jury okolic Bristolu (Wielka Brytania). Odkryto tam dobrze zachowany worek atramentowy głowonoga (grupa mięczaków), zawierający ślady eumelaniny (Glass et al., 2012). Barwnik ten jest wytwarzany między innymi przez gruczoły atramentowe współczesnych ośmiornic, które również zaliczane są do głowonogów.
Znalezisko ma około 30 mm długości. Na pierwszy rzut oka nie jest więc imponujące, ale naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości może ono ułatwić odnalezienie innych kopalnych gruczołów służących do produkcji barwników.
Jak zrekonstruować barwy wymarłych owadów?
Znalezienie pojedynczych substancji chemicznych nie rozwiązuje problemu barwy organizmów z przeszłości geologicznej. Na szczęście wygląd dawno wymarłych zwierząt możemy też poznać dzięki informacjom z innych źródeł. Ciekawą metodą jest symulacja procesu diagenezy (czyli zmian, którym podlegają szczątki organiczne po pogrzebaniu w osadzie) w celu ustalenia, jak szczątki o różnej barwie zachowują się w zapisie kopalnym.
Eksperyment polega na poddawaniu wybranych fragmentów roślin lub zwierząt – na razie w badaniach wykorzystano różnokolorowe, chitynowe szkieleciki zewnętrzne (kutikule) współczesnych chrząszczy (McNamara et al., 2013) – działaniu temperatury oraz ciśnienia. Takie same procesy oddziałują na szczątki organiczne trafiające do osadu. Z czasem wszystkie stają się niemal czarne, jednak nanostruktury związane z produkcją barwników niekiedy zachowują się w eksperymentach, pozwalając na odtworzenie oryginalnego koloru. Być może w przyszłości szczegółowe analizy szczątków wymarłych owadów pozwolą więc na ustalenie ich oryginalnej barwy. Na razie mamy tylko rezultaty eksperymentów przeprowadzonych z użyciem współczesnych szczątków organicznych, ale są one bardzo obiecujące.
Cytowane prace:
K. Glass et al., 2012. Direct chemical evidence for eumelanin pigment from the Jurassic period. PNAS. DOI: http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1118448109
Maria E. McNamara et al., 2013. The fossil record of insect color illuminated by maturation experiments. Geology. DOI: http://dx.doi.org/10.1130/G33836.1
C. E. O’Malley et al., 2013. Isolation and characterization of the earliest taxon-specific organic molecules (Mississippian, Crinoidea). Geology. DOI: http://dx.doi.org/10.1130/G33792.1
