Αρχαιοπτέρυξ Ρark

O Πιτ Λάρσον και ο Φιλ Μάνιν συναρμολογούν ένα απολίθωμα δεινοσαύρου επάνω σε μια μικρή τροχήλατη πλατφόρμα μέσα στο επιστρωμένο με μόλυβδο δωμάτιο. Οι δύο παλαιοντολόγοι κάνουν μερικές τελικές διορθώσεις και μετά αφήνουν το δωμάτιο κλειδώνοντάς το καλά. Στην κονσόλα ο γεωχημικός Ρόι Βογκέλιους ανοίγει έναν διακόπτη ο οποίος στέλνει μια δέσμη ακτίνων Χ πάνω από την επιφάνεια του απολιθώματος. Η σκηνή στο Synchrotron Radiation Lightsource του Πανεπιστημίου Στάνφορντ στην Καλιφόρνια θυμίζει τον δρα Φρανκενστάιν να ζωντανεύει το τέρας του.

O Πιτ Λάρσον και ο Φιλ Μάνιν συναρμολογούν ένα απολίθωμα δεινοσαύρου επάνω σε μια μικρή τροχήλατη πλατφόρμα μέσα στο επιστρωμένο με μόλυβδο δωμάτιο. Οι δύο παλαιοντολόγοι κάνουν μερικές τελικές διορθώσεις και μετά αφήνουν το δωμάτιο κλειδώνοντάς το καλά. Στην κονσόλα ο γεωχημικός Ρόι Βογκέλιους ανοίγει έναν διακόπτη ο οποίος στέλνει μια δέσμη ακτίνων Χ πάνω από την επιφάνεια του απολιθώματος.
Η σκηνή στο Synchrotron Radiation Lightsource του Πανεπιστημίου Στάνφορντ στην Καλιφόρνια θυμίζει τον δρα Φρανκενστάιν να ζωντανεύει το τέρας του. Και στην ουσία αυτό ακριβώς προσπαθούν να κάνουν οι Λάρσον, Μάνιν και Βογκέλιους.

Το ερευνητικό πρόγραμμά τους είναι μία από τις πολλές αμφισβητήσεις στην υπόθεση που θέλει όταν τα ζώα απολιθώνονται να χάνονται όλα τα αρχικά οργανικά υλικά, από τα οστά ως το αίμα. Ο Λάρσον, από το Ινστιτούτο Βlack Ηills στη Νότια Ντακότα, και οι Μάνιν και Βογκέλιους, από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ στη Βρετανία, έχουν ήδη ανιχνεύσει στο 145 εκατομμυρίων ετών απολίθωμα χημικά τα οποία πιστεύουν ότι ανήκαν στο ζωντανό πλάσμα. Αλλες ερευνητικές ομάδες έχουν αναφέρει την ανίχνευση πρωτεϊνών και αιμοφόρων αγγείων σε οστά δεινοσαύρων, καθώς και ιχνών χρωστικών σε φτερά ηλικίας 108 εκατομμυρίων ετών. Οι ισχυρισμοί είναι αμφιλεγόμενοι, αλλά αν αποδειχθούν αληθινοί υπόσχονται να δώσουν νέα πνοή στην κατανόησή μας για την αρχαία ζωή.

Πρώτα απ΄ όλα, όμως, ερευνητές όπως ο Μάνιν θα πρέπει να πείσουν τους συναδέλφους τους παλαιοντολόγους ότι τα απολιθώματά τους πράγματι διατηρούν πρωταρχικό υλικό, πράγμα το οποίο δεν θα είναι εύκολο. Από παλιά οι παλαιοντολόγοι έχουν μελετήσει τη διαδικασία της απολίθωσης παρατηρώντας την τύχη νεκρών ζώων και μετρώντας τι συμβαίνει στο οργανικό υλικό. Στις περισσότερες των περιπτώσεων οι μαλακοί ιστοί γίνονται βορά των αρπακτικών, των πτωματοφάγων και της σήψης και το μόνο που απομένει είναι οστά και δόντια. Αν αυτά απολιθωθούν, όλη η οργανική ουσία μετατρέπεται σε πέτρα.

Αριστη διατήρηση

Σε ορισμένες περιπτώσεις, όμως, η φύση είναι ευγενική και κατά τη διαδικασία της απολίθωσης διατηρούνται λεπτομέρειες από τους μαλακούς ιστούς του ζώου. Π.χ., «μούμιες» δεινοσαύρων, όπως η Ντακότα, ένα εξαιρετικά καλά διατηρημένο δείγμα δεινοσαύρου με ράμφος πάπιας (Εdmontosaurus), δημιουργήθηκαν όταν ζώα με παχύ δέρμα θάφτηκαν ταχύτατα σε λεπτή ποταμίσια άμμο η οποία δημιούργησε ένα αρνητικό του δέρματός τους προτού αρχίσει η αποδόμησή του. Αντίστοιχα, «ανατυπώσεις» των φτερών του Αrchaeopteryx διατηρήθηκαν σε λεπτά ασβεστολιθικά ιζήματα στον πυθμένα ενός τέλματος, ενώ οι περίφημοι φτερωτοί δεινόσαυροι της Κίνας απολιθώθηκαν σε λεπτή ιλύ και σε στρώσεις ηφαιστειακής τέφρας στο βάθος μιας λίμνης πριν από 125 εκατομμύρια χρόνια.

Ωστόσο ακόμη και αυτές οι εξαιρετικές συνθήκες δεν θεωρούνταν ικανές να διατηρήσουν αρχικό οργανικό υλικό. Τα κινεζικά απολιθώματα είναι σκεπασμένα από ένα λεπτό μαύρο φιλμ άνθρακα, αλλά αυτό εκτιμάται ότι αποτελεί τα υπολείμματα βακτηρίων που κατανάλωσαν τους λεπτούς ιστούς προτού θαφτούν στους βράχους. Πειστικές αποδείξεις αρχικών ιστών παλαιότερων από την εποχή των παγετώνων απουσίαζαν.
Και όχι ότι δεν προσπάθησαν οι επιστήμονες! Το μεγαλύτερο έπαθλο ήταν το DΝΑ καθώς θα μπορούσε να αποκαλύψει τόσο πολλά για τα εξαφανισμένα ζώα και τις σχέσεις τους με τα ζώντα.

Από τη φαντασία στην εφαρμογή
Το 1993 η ταινία «Jurassic Ρark» αύξησε το ενδιαφέρον για την αναζήτηση DΝΑ δεινοσαύρων και έναν χρόνο αργότερα ο Σκοτ Γούντγουορντ του Πανεπιστημίου Βrigham Υoung στη Γιούτα των ΗΠΑ ισχυρίστηκε ότι ανακάλυψε DΝΑ σε τμήματα οστών δεινοσαύρου ηλικίας 80 εκατομμυρίων ετών. Το άρθρο του στην επιθεώρηση «Science» έκανε τον γύρο του κόσμου αλλά σύντομα διαπιστώθηκε ότι το DΝΑ ήταν επιμόλυνση από ανθρώπους που είχαν διαχειριστεί το απολίθωμα.

Από τότε η τεχνολογία έχει προχωρήσει πολύ. DΝΑ έχει απομονωθεί και αποκωδικοποιηθεί από μαμούθ, οστά ανθρώπου του Νεάντερταλ και εξαφανισμένες σπηλαίες αρκούδες. Η απομόνωση DΝΑ όμως από δεινοσαύρους παραμένει υπόθεση των βιβλίων επιστημονικής φαντασίας. Το DΝΑ αποδομείται πολύ γρηγορότερα από τις πρωτεΐνες και τα άλλα συστατικά των μαλακών ιστών και κανείς δεν πιστεύει ότι είναι πιθανόν να απομονωθεί DΝΑ παλαιότερο του ενός εκατομμυρίου ετών.

Ωστόσο το DΝΑ δεν είναι το μόνο διακύβευμα. Η αντιπαράθεση για το υποτιθέμενο δείγμα DΝΑ δεινοσαύρου έκανε εντύπωση στη Μαίρη Σβάιτσερ η οποία τότε ήταν φοιτήτρια στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Μοντάνα. Δέκα χρόνια αργότερα ανέφερε την ανάκτηση μαλακού και εύπλαστου ιστού από το εσωτερικό οστού από τα πόδια ενός τυραννόσαυρου Ρεξ ηλικίας 68 εκατομμυρίων ετών. Η Σβάιτσερ ισχυρίστηκε ότι επρόκειτο για αιμοφόρα αγγεία.
Ο τυραννόσαυρος είχε ανακαλυφθεί σε μια απόμερη κοιλάδα στη Νότια Ντακότα από μια ομάδα του Μουσείου Rockies. Το μηριαίο οστό ήταν τόσο βαρύ ώστε δεν μπορούσε να ανασηκωθεί από ελικόπτερο σε ένα κομμάτι και έτσι έπρεπε να σπάσει. Προς έκπληξη όλων, το εσωτερικό του ήταν κενό (τα απολιθωμένα οστά είναι συνήθως γεμάτα ανόργανα υλικά), έτσι η ομάδα που πραγματοποιούσε την ανασκαφή πήρε δείγματα και τα έστειλε στη Σβάιτσερ για ανάλυση. Αυτή διαπότισε τα δείγματα σε ένα διάλυμα που διέλυσε τα ασβεστολιθικά συστατικά και με έκπληξη διαπίστωσε πως αυτό που απέμεινε ήταν μαλακός ιστός τον οποίο ταυτοποίησε ως αιμοφόρα αγγεία.

Ο ισχυρισμός της Σβάιτσερ έγινε δεκτός με σκεπτικισμό, εν μέρει εξαιτίας της τεράστιας ηλικίας του δείγματος. «Οι κυνικοί λένε ότι είναι πάρα πολύ παλιό» λέει ο Ντέρεκ Μπριγκς του Πανεπιστημίου Γέιλ. Ο Τομ Κάγε του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ πρότεινε πως αυτό που βρήκε η Σβάιτσερ δεν ήταν παρά ένα φιλμ το οποίο δημιουργήθηκε από τα βακτήρια που τράφηκαν με το νεκρό ζώο.

Αίμα από πέτρα

Ωστόσο το 2007 η Σβάιτσερ (η οποία τώρα εργάζεται στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας) και οι συνεργάτες της ανέφεραν ότι το οστό του τυραννόσαυρου περιείχε επίσης ψήγματα κολλαγόνου, της πρωτεΐνης που αποτελεί βασικό συστατικό του συνδετικού ιστού των ζώων. Αυτό ήταν ένα τεράστιο άλμα από το προηγούμενο γνωστό κολλαγόνο που είχε απομονωθεί από έναν μαστόδοντα ηλικίας 600.000 ετών.

Η πρωτεΐνη του δεινοσαύρου δεν ήταν εξίσου καλά διατηρημένη αλλά προσέφερε ένα σημαντικό επιχείρημα έναντι των σκεπτικιστών. «Τα μικρόβια δεν δημιουργούν κολλαγόνο» λέει η Σβάιτσερ. Το κολλαγόνο θα πρέπει να προέρχεται από τον δεινόσαυρο. Η Σβάιτσερ έδειξε επίσης ότι ένα αντίσωμα έναντι του κολλαγόνου των κοτόπουλων αντέδρασε με το δείγμα της, πράγμα το οποίο ήταν αναμενόμενο καθώς τα πουλιά είναι απόγονοι των δεινοσαύρων. Περισσότερες αποδείξεις ήρθαν από τον συνεργάτη της Τζον Ασάρα από την Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ, ο οποίος αποκωδικοποίησε τα θραύσματα των πρωτεϊνών του δείγματος και ανακάλυψε ομολογίες με την αλληλουχία κολλαγόνου ζώντων ειδών, μεταξύ των οποίων και πουλιά.

Το κολλαγόνο είναι μια εξαιρετικά ανθεκτική πρωτεΐνη, η οποία έχει εξελιχθεί πολύ αργά. Ετσι το να συγκρίνει κανείς την αλληλουχία της σε διάφορα είδη προκειμένου να ανακαλύψει τις σχέσεις τους προσφέρει πολύ μικρή εξελικτική πληροφορία. Ωστόσο το 2009 η Σβάιτσερ πέτυχε κάτι περισσότερο. Εργαζόμενη με ένα πόδι ηλικίας 80 εκατομμυρίων ετών (από έναν δεινόσαυρο του είδους Βrachylophosaurus) η ερευνητική ομάδα της πέτυχε να απομονώσει όχι μόνο κολλαγόνο αλλά και αιμοσφαιρίνη, ελαστίνη και λαμινίνη, καθώς επίσης και δομές που έμοιαζαν με κύτταρα αίματος και οστών. Οι παραπάνω πρωτεΐνες διαφέρουν πολύ μεταξύ των ειδών και η αλληλούχισή τους θα μπορούσε να αποκαλύψει σχέσεις μεταξύ των δεινοσαύρων και άλλων ειδών.

Και άλλοι όμως έχουν αρχίσει να αναφέρουν παρόμοια ευρήματα, τα οποία μάλιστα δεν προέρχονται μόνο από το εσωτερικό των οστών. Οι Μάνιν και Βογκέλιους έχουν αναφέρει την ανεύρεση αμινοξέων στα νύχια και στο δέρμα της Ντακότα, της ηλικίας 66 εκατομμυρίων ετών μούμιας Εdmontosaurus. Εν τω μεταξύ, η Μαρία Μακ Ναμάρα, πρώην φοιτήτρια του Ορ που τώρα μοιράζει τον χρόνο της ανάμεσα στο Γέιλ και στο Δουβλίνο, ισχυρίζεται ότι έχει εντοπίσει μυελό σε απολιθωμένα οστά βατράχων και σαλαμανδρών ηλικίας 10 εκατομμυρίων ετών τα οποία έχουν διατηρηθεί σε ιζήματα λιμνών στην Ισπανία. Ο μυελός είναι ένας από τους πρώτους ιστούς που υποκύπτει στη σήψη, αλλά η Μακ Ναμάρα βρήκε τρισδιάστατα οργανικά υπολείμματα τα οποία διατηρούν τόσο το χρώμα όσο και την υφή του μυελού.

Ο ρόλος του σύγχροτρου

Καθώς η τεχνολογία προχωρεί αναπτύσσονται νέες τεχνικές οι οποίες επιτρέπουν να δούμε τα απολιθώματα υπό ένα τελείως διαφορετικό φως και αποκαλύπτοντας λεπτομέρειες που δεν είχαν ποτέ ως σήμερα αποκαλυφθεί. «Το σύγχροτρο είναι η τελευταία εξέλιξη» λέει ο Μπριγκς.

Το σύγχροτρο παράγει ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας οι οποίες μπορούν να χτυπήσουν και να ανατινάξουν ηλεκτρόνια στις εσωτερικές στιβάδες των ατόμων. Ετσι τα εξωτερικά ηλεκτρόνια έρχονται να καλύψουν τα κενά που δημιουργήθηκαν και η διαδικασία αυτή έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή ακτινοβολίας η οποία με τη σειρά της αξιοποιείται για να εντοπιστεί το άτομο από το οποίο προήλθε. Ο Λάρσον πρωτάκουσε για το σύγχροτρο του Στάνφορντ κατά τη διάρκεια ενός ραδιοφωνικού προγράμματος που αναφερόταν στην προσπάθεια να διαβαστεί ένα αρχαίο χειρόγραφο το οποίο πιστεύεται ότι περιέχει χαμένα κείμενα του Αρχιμήδη. Το βιβλίο ήταν ένα παλίμψηστο, το αρχικό κείμενο είχε σβηστεί και επάνω του είχε γραφτεί ένα άλλο. Οι ερευνητές χρησιμοποιούσαν το σύγχροτρο για να εντοπίσουν άτομα σιδήρου από το αρχικό κείμενο ελπίζοντας ότι θα μπορούσαν να ανασυνθέσουν τις χαμένες λέξεις. Ο Λάρσον αναρωτήθηκε τι θα μπορούσε η τεχνική να αποκαλύψει για τα απολιθώματα και κανόνισε μια δοκιμή.

Τα αποτελέσματα ήταν ενθαρρυντικά. «Εμοιαζε ένας καλός τρόπος για να μελετήσει κανείς τη διατήρηση των μαλακών ιστών» λέει ο Λάρσον, ο οποίος προσκάλεσε τον Μάνιν στο επόμενο πείραμά του. Οι πρώτες δοκιμές έδειξαν ότι τα καλύτερα απολιθώματα για μελέτη με το σύγχροτρο ήταν τα επίπεδα. Ενα τέτοιο απολίθωμα είναι ο αρχαιοπτέρυξ που βρίσκεται στο Wyoming Dinosaur Center στη Θερμόπολη των ΗΠΑ και η ομάδα δημοσίευσε εξαιρετικές εικόνες του το 2009.

Κάποιες από αυτές τις εικόνες έδειξαν ότι τα οστά και τα στελέχη των φτερών είναι πλούσια σε φώσφορο, ένα στοιχείο σημαντικό για τα αντίστοιχα μέρη των σημερινών πουλιών. Αυτό δείχνει ότι στο απολίθωμα διατηρούνται ορισμένα στοιχεία του αρχικού υλικού, λένε οι ερευνητές. Κανείς δεν περίμενε να διατηρηθεί η χημεία των μαλακών ιστών, λέει ο Βογκέλιους, και εξηγεί ότι οι προηγούμενες τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν δεν ήταν αρκούντως ευαίσθητες για να αποκαλύψουν την παρουσία φωσφόρου.

Και ο φώσφορος δεν είναι το μόνο υλικό που διατηρήθηκε. «Τα επίπεδα ψευδαργύρου δεν είναι μακριά από αυτά που υπάρχουν στα σημερινά πτηνά» λέει ο Βογκέλιους. Και ο χαλκός, ένα άλλο συστατικό-κλειδί των σημερινών πουλιών, εντοπίζεται στα απολιθωμένα οστά του αρχαιοπτέρυγα σε συγκεντρώσεις μεγαλύτερες από αυτές των γύρω βράχων, πράγμα που υποδηλώνει ότι το διατροφικό ισοζύγιο του αρχαιοπτέρυγα ήταν αντίστοιχο των μοντέρνων πουλιών.

Ζωντανό χρώμα 125 εκατ. ετών!


Αλλα πτερωτά απολιθώματα έκρυβαν περισσότερες εκπλήξεις. Οταν ο Ιάκωβος Βίνθερ εξέτασε ένα φτερό ηλικίας 108 εκατομμυρίων ετών με τη βοήθεια ενός ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης, παρατήρησε χαρακτηριστικές δομές οι οποίες ονομάζονται μελανοσώματα. Πρόκειται για μικρά σακουλάκια που περιέχουν τη χρωστική μελανίνη η οποία βάφει τα φτερά και το τρίχωμα πολλών πτηνών και ζώων.

Στα σημερινά ζώα το σχήμα των μελανοσωμάτων εξαρτάται από το είδος της μελανίνης που περιέχουν. Μελανοσώματα με σχήμα κόκκου ρυζιού και μήκος γύρω στο ένα μικρόμετρο περιέχουν την ευμελανίνη χρώματος καφέ-μαύρου. Στρογγυλά μελανοσώματα περιέχουν την κοκκινωπή φαιομελανίνη. Ο εντοπισμός των μελανοσωμάτων στο αρχαίο φτερό επέτρεψε στον Βίνθερ να ρίξει μια κλεφτή ματιά σε κάτι που θεωρούνταν καταδικασμένο να μείνει για πάντα άγνωστο: στο χρώμα ενός ζώου που έζησε πριν από δεκάδες εκατομμύρια χρόνια.

Ο Βίνθερ βρήκε ότι τα σχήματος κόκκων ρυζιού μελανοσώματα κατανέμονταν σε ζώνες πάνω στα φτερά, πράγμα που σημαίνει ότι το πουλί είχε σκουρόχρωμες ρίγες. Ο Μάικ Μπέντον του Πανεπιστημίου του Μπρίστολ στη Βρετανία και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν αντίστοιχα σχέδια στα φτερά της ουράς του Sinosauropteryx, ενός μικρού δεινοσαύρου που έζησε στην Κίνα πριν από 125 εκατομμύρια χρόνια.

Αυτού του είδους οι πληροφορίες είναι ό,τι χρειάζονται οι παλαιοντολόγοι. Ωστόσο οι νέες τεχνικές δεν έχουν δώσει ακόμη απαντήσεις σε κανένα θεμελιώδες ερώτημα σχετικά με τους δεινοσαύρους καθώς ερευνητές όπως ο Σβάιτσερ και ο Μάνιν έχουν αφιερώσει μεγάλο μέρος του χρόνου τους στην προσπάθειά τους να πείσουν τους σκεπτικιστές ότι τα αποτελέσματά τους είναι αληθινά. Τελικά πιστεύουν ότι θα πείσουν τους αμφισβητίες και θα επαναστατικοποιήσουν την παλαιοντολογία, αλλά εν τω μεταξύ έχουν την ικανοποίηση που κινεί ερασιτέχνες και επαγγελματίες κυνηγούς απολιθωμάτων. «Είναι απίθανο να ανακαλύπτεις κάτι που κανείς ποτέ δεν έχει ξαναδεί» λέει ο Βογκέλιους.

© 2009 Νew Scientist Μagazine, Reed Βusiness Ιnformation Ltd.
ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ

Science
ΒΗΜΑτοδότης
Σίβυλλα
Helios Kiosk