Eduscience

Eduscience

W prehistorii morza i oceany aż roiły się od pływających gadów. Morskie przestworza przemierzały rzesze ichtiozaurów, tylozaurów, żółwi skórzastych... Jakiego koloru były te zwierzęta?

Skamieniałości są dobrym źródłem informacji na temat rozmiarów i kształtu ciała wymarłych zwierząt, trudno jednak na ich podstawie dojść, jak przedstawiało się ich ubarwienie. Kolor skóry bowiem zależy od rodzaju występujących w niej barwników tzw. melanin upakowanych w strukturach komórkowych zwanych melanosomami. Są one delikatne i podatne na rozkład.
Do niedawna wyobrażenia na temat kolorystyki wymarłych zwierząt były  wyłącznie dziełem ludzkiej wyobraźni, albo jak kto woli – spekulacji. Tymczasem wyniki świeżych jak bułeczki badań naukowych z zastosowaniem najnowocześniejszych technik laboratoryjnych weryfikują dotychczasowe wyobrażenia na temat ubarwienia gadów morskich i są na tyle spektakularne, że głośno o nich nie tylko w świecie naukowców.

Kamieniem w wieczność

Organizmy zwierzęce po śmierci szybko ulegają rozkładowi i ślad po nich ginie. Twarde części ciała, jak kości, zęby i muszle, mają jednak szanse na  skamienienie (fosylizację) o ile  zostaną przysypane osadem (niesionym zazwyczaj przez wodę) zanim rozwleką je lub pożrą padlinożercy. Przysypanie osadem nie jest jednak gwarantem przejścia do wieczności w postaci skamienielin, gdyż przysypane szczątki mogą ulec wypłukaniu, czy  zdeformowaniu. A jeśli już z sukcesem przejdą proces fosylizacji, mogą znaleźć się tak głęboko, że żaden młotek paleontologa ich nie dosięgnie. Słowem – tylko nieliczne szczątki zwierzęce ulegają skamienieniu i jeszcze mniej liczne są wynoszone na światło dzienne.  Wydawać by się zatem mogło, że marzenie naukowców o rekonstrukcji prehistorycznego świata w rzeczywistych kolorach jest marzeniem ściętej głowy.

Gadzia skóra w kamieniu?!

Tymczasem paleobiolodzy niedawno odkryli i zbadali fragmenty skamieniałej skóry trzech morskich  gadów żyjących od stu kilkudziesięciu do kilkudziesięciu milionów lat temu. Poznajmy tych bohaterów nieco bliżej.

Ichtiozaur - był gadem, ale w związku z przystosowaniem do życia w środowisku wodnym  przypominał raczej rybę, a nie znane nam lądowe jaszczurki.  Miał około 2 metrów długości, był drapieżnikiem, a jego oczy rozwinęły rekordowe wśród kręgowców rozmiary, co najprawdopodobniej ułatwiało zwierzęciu orientowanie się w ciemnych głębinach oceanicznych.

Tylozaur - około osiemdziesięciu milionów lat temu tylozaur siał postrach  wśród innych mieszkańców wszechoceanu.  Był nie tylko ogromnych rozmiarów – największe okazy osiągały długość kilkunastu metrów, ale jego uzbrojone w ogromne zębiska szczęki otwierały się szeroko niczym szczęki współczesnych węży, dzięki czemu bestia połykała w całości nawet wielką zdobycz.  

Żółw skórzasty – wymarły żółw skórzasty (Eosphargis breineri) miał kilka metrów długości i  był bliskim krewniakiem jedynego żyjącego współcześnie żółwia skórzastego (Dermochelys coriacea). Być może i  jego przysmakiem były  mięciutkie meduzy i mięczaki?

Bakteria czy melanosom?

Skamieniałe cielska powyższych zwierząt pokrywała tajemnicza ciemna  warstwa. Ku ogromnemu zaskoczeniu naukowcy odkryli w niej liczne  ziarniste, eliptyczne struktury, które jednym przypominały melanosomy (elementy komórkowe, w których produkowane są barwniki melaniny), inni zaś sądzili, że są to komórki bakterii.  Rozpętała się dyskusja,  kiedy jednak w ruch poszedł mikroskop skaningowy oraz metoda badawcza zwana  spektrometrią masową okazało się, że twory te pod względem budowy i składu chemicznego są identyczne z melanosomami występującymi w skórze współcześnie żyjących jaszczurek oraz w ptasich piórach. Naukowcy zbadali zawartość tych maleńkich, skamieniałych struktur i okazało się, że są wypełnione głównie eumelaninami –brązowo-czarnymi barwnikami, występującymi również w ludzkiej skórze i gałkach ocznych. I to właśnie eumelaniny nadawały tym zwierzętom ciemne ubarwienie ciała.

Melanizm termiczny

Dostępne w Internecie grafiki pokazują  ichtiozaura w różnej kolorystyce, badania wykazały jednak, że był jednolicie czarny. Pozostali dwaj prehistoryczni bohaterowie również byli ciemno ubarwieni. Jaki zysk z tego czerpali?

Według jednej z teorii ciemne ubarwienie ciała daje zwierzętom przebywającym w zimnym klimacie zysk termiczny, a zjawisko nazywa się po angielsku melanizmem termicznym. Dotyczy to oczywiście zwierząt, których temperatura ciała zależy od temperatury otoczenia, a do tych właśnie należą gady.
Ciemna powierzchnia pochłania więcej promieniowania świetlnego niż jasna,  a to pozwala ciemno ubarwionym zwierzętom  na utrzymywanie odpowiednio wysokiej temperatury ciała nawet w niesprzyjających warunkach. Od temperatury panującej w organizmie zależy zaś prędkość wszelkich reakcji metabolicznych w nim zachodzących – gdy organizm jest wychłodzony tempo metabolizmu spada, co ma niekorzystne konsekwencje dla zwierzęcia.

Potwierdzeniem teorii o korzyściach płynących z ciemnego ubarwienia ciała może być fakt, że żyjący współcześnie wielki żółw skórzasty, który ma największy zasięg występowania ze wszystkich żyjących gadów i żyje nawet w zimnych wodach opływających Norwegię, Islandię czy Alaskę, dużo czasu spędza za dnia z  wynurzonym swym czarnym grzbietem - zażywając  długich kąpieli słonecznych podgrzewa w ten sposób swój organizm.  Prawdopodobnie dzięki temu zachowuje on wysoką temperaturę wewnątrz ciała, co pozwala mu na utrzymanie m. in. szybkiego tempa wzrostu i osiąganie gigantycznych rozmiarów.

Badany wymarły już żółw skórzasty również miał szeroki zasięg występowania i żył w klimacie zimnym. Niektórzy badacze uważają, że melanizm termiczny prawdopodobnie umożliwił także tylozaurowi i ichtiozaurowi zasiedlenie wysokich szerokości geograficznych.

Autor: Magdalena Puczko

Literatura:
Lindgren  J.,  Sjövall P., R.  M. Carney, Uvdal  P., Gren J. A., Dyke G.,  Schultz B. P.,  Shawkey M. D., Barnes K. R.,  Polcyn M. J. 2014, Skin pigmentation provides evidence of convergent melanism in extinct marine reptiles,  Nature,  doi:10.1038/nature12899.

Galeria zdjęć