色彩在恐龙的书

化石有给我们独特的快照从生命的漫长而复杂的历史。但是我们仍然知道沮丧的小奇怪的和奇妙的物种,地球在数百万年前。虽然化石让我们估计何时何地他们住,有很多他们没有透露。这些灭绝生物的行为如何?他们真的看起来像什么?

拼凑不完整的证据一直是一个多学科的努力。化学家的古生物学最著名的贡献可能是放射性碳年代测定法和稳定同位素分析。但他们现在面临着一个更大的挑战,传统上了艺术家的手:将颜色添加到古代。

“生活就像诗歌的化学”,说菲利普·曼宁,在英国曼彻斯特大学的古生物学家。的时间埋葬了几百万年,诗歌还在,只是难以阅读。继续他的类比,剩下的生化诗歌决定颜色的一些支离破碎的句子和乱七八糟的字母。试图重建这些有意义的绝不是一件容易的事。

几十年来,重建的画像恐龙和其他失去生物我们仍然喜欢在博物馆和电影只不过是基于猜测,经常与想象力的慷慨的帮助。毕竟,化石本身并不是特别丰富多彩。最倾向于单色或深褐色的,”说迈克·本顿在英国布里斯托尔大学的。尽管会有提示的模式,如条纹和斑点,人们用来推测这可能代表的原始模式,虽然他们从来没有确定。”

色素的想象力

事情开始发生变化,在很大程度上要归功于一个发现:黑色素,生活最丰富的colour-determining颜料,化石化。黑色素负责的颜色的头发,皮肤,羽毛和皮毛等。它存储在微囊泡称为黑素体在现代动物的毛皮和羽毛,而且可以轻松发现使用扫描电子显微镜(SEM)。这些结构可以坚持化石发现于2008年Jakob Vinther,然后在美国耶鲁大学的博士生。

用于现设在布里斯托尔大学正与乌贼化石。他注意到在SEM下他们的墨水囊几乎相同的现代乌贼。你可以清楚地看到这些小黑色素颗粒,”他说,“这让我思考:如果黑色素是保存在乌贼,它应该保存在化石记录。”

他开始寻找黑素体异常软组织保存完好的化石。羽毛是一个理想的起点,SEM图像显示的鸟类化石保存黑素体填充暗区域——再一次,与现代同行。“当然人见过这些结构,但他们鉴定细菌,”用于表示。“我想我是来从不同的角度,因为我认为黑色素应该保存在这些化石”。

黑素体的存在不仅表明光明与黑暗的模式,但可以提供重要的线索有机体的原始颜色,用于表示。不同的黑素体有非常不同的形态,我们可以说说颜色仅仅通过观察这些结构的形状,”他解释说。例如,长圆形,腊肠形黑素体通常包含真黑素——一种tyrosine-derived含氮聚合物——呈深棕色或黑色。更多的球形黑素体包含高硫素——黑色素在嘴唇和出一个粉红色的头发,红色或黄褐色色。我们开发了一个集现代鸟类的不同的颜色,这给了我们一个统计方法来衡量什么样的颜色一只鸟或者从黑素体的形状,长有羽毛的恐龙”用于表示。

因此,长有羽毛的恐龙是一个受欢迎的候选人为这种类型的分析。本顿的小组工作在白垩纪早期化石从中国东北在用于第一个研究报告发表。他的团队发现eumelanosomes和pheomelanosomes的标本,包括长有羽毛的恐龙中华龙鸟,他们推断有姜和白色的条纹。¹用于自己已经能够羽毛的颜色之一,已知最古老的长有羽毛的恐龙,近鸟龙给它一个黑色和白色的身体,红莫希干人。²

Vinther也是集团的一部分,发现直接的化学证据保存黑色素首次使用一套分析技术比较地面行动与现代头足类动物化石乌贼墨eumelanin-rich墨水。³气相色谱和质谱法(gc - ms)显示油墨相似的降解产物在生成过氧化氢测定标准。傅里叶变换红外光谱学发现化石墨水含有高比例的碳氧双键,真黑素的特征。该组织还发现自由基签名真黑素特有的化石墨水使用电子顺磁共振光谱学。实际上我们发现大约有10 - 15%的黑色素在这些墨水囊1.6亿岁,”用于表示。这真的有强烈倾向生存。”

至关重要的铜

传统化学分析需要的样品从化石,所以调查是不可能有价值的标本。和方法涉及黑素体的视觉识别需要外推,因为只有小区域可以一次调查。

你需要花大约300年映射整个表面(化石)!曼宁说,其多学科小组在曼彻斯特采取了不同的方法来寻找黑色素化石羽毛中。

他们的方法分析化石化学不需要样品或损坏标本。研究小组使用非常高强度的x射线斯坦福同步辐射光源,在美国表面扫描的化石和生成的地图元素的痕迹。我们必须从生活然后再和扫描组织鸟类和看看集中微量金属在哪里和他们的意思,”曼宁说。团队确定有机结合铜作为真黑素的潜在生物标志物。在现代羽毛,曼宁说,真黑素铜螯合物在其形成。化石羽毛中有机结合铜的存在,因此,与深色的颜色。

团队已经使用该技术的模式映射色素在几个羽毛化石,包括1.5亿岁的恐龙“始祖鸟”,⁴这被誉为恐龙和鸟类之间的缺失环节当它在1870年被发现。重建他们甚至产生添加到长期争论它是否能飞。色素是集中在边缘和技巧的羽毛,这是得到最大应力在飞行,”他说。“Melanisation加强羽毛角蛋白,这看起来像一个适应。”

但同步扫描并非没有缺陷。到目前为止,只有黑暗真黑素可以映射通过这种方式,因为没有其他种类的生物标记物。一些批评人士甚至怀疑这对真黑素铜是一种可靠的生物标志物。瑞安卡尼在美国耶鲁大学也在Archeopteryx羽毛,和他的作品,黑素体分布的基础上,指出它的羽毛是完全黑色。⁵”在这种情况下,化学与形态学证据,他们要求一半的羽毛白色,但是我们找到了黑色颜料结构的直接证据,”卡尼说。他指出,铜可能表明存在其他有机化合物,或从其他地方可能被纳入标本。

曼宁认为情况并非如此。沉淀铜的氧化态,从我们所看到的环境是完全不同的有机结合铜,”他说。只有在化石你有机结合铜,和它匹配的有机结合铜我们看到与黑色素的羽毛。”

他的团队正在寻找合适的生物标记物对其他色素,所以未来的重建可以超越单色。曼宁还说,这种类型的分析可以用来研究其他生物分子。我们已经扫描了上百种不同,”他说。每个化石发现突然有了新的生机。

结构色

最近的爆炸的兴趣化石颜色已经由寻找颜料。但也有其他生物体的重要贡献者色彩。一些大自然的最有活力的视觉效果是由纳米结构特性与光交互,比如甲虫壳或孔雀羽毛的彩虹色的光泽。澳门万博公司

正是这些结构感兴趣的颜色玛丽亚·麦克纳马拉爱尔兰科克大学地质学家,他的工作主要集中在昆虫化石。昆虫结构颜色来自多层反射镜的蛋白质——和lipid-rich角质层,含有互层的材料有不同的折光率。这些造成干扰的产生明亮的金属颜色反射的光波。

许多昆虫化石显示明亮的金属颜色——绿色,蓝色,红色,[在SEM下我们发现]这些微小的多层结构保存在外层涂料、“麦克纳马拉说。但实际上保存的结构不能生产我们今天所看到的颜色,改变了对他们在化石化”。

麦克纳马拉试图拆开这些变化,这样错误的原始颜色可以确定。她通过制作自己的化石从死甲虫。在化石化这些东西被压扁,加热,这“烹饪”的过程就是硬盘物理和化学变化,”她说。所以麦克纳马拉“厨师”她的标本在一个特制的高压蒸汽温度高达300°C和压力高达500大气压模拟条件在地壳深处。她可以使用gc - ms监控他们的化学。

可见的颜色变化在这些实验是惊人,甲虫的表皮颜色明显蓝移超过24小时。⁶这都是化学转换多层反射镜,根据麦克纳马拉。

你开始有大量的脂肪酸,但是实施起来实验产生很多复杂的分子,改变折射率,”她说。这反过来改变了光反射干涉的方式,最终产生的颜色。集团正在努力向后并开发一个公式可以应用于化石昆虫推断出原来的颜色使用电子显微镜和化学分析的结合。

我们的工作是把过去的生活,和我们现在可以做到更好

迈克·本顿

像许多在地里干活,麦克纳马拉最近她的注意力转向了羽毛。在现代鸟类,鲜艳的颜色来自结构由角蛋白,蛋白质占大部分的羽毛,交互层的黑色素,偶尔其他颜料。不幸的是,角质化石化中消失,所以任何的证据,这些结构不太可能生存。到目前为止,唯一的建议结构色的羽毛恐龙的独特安排长,薄矩形黑素体的小盗龙暗示彩虹色。⁷

麦克纳马拉的高压釜实验帮助解开更复杂的颜色通过检查发生了什么在现代羽毛角蛋白和黑色素退化。她的小组最近表明,虽然黑素体是有弹性的,可以改变其形状和结构明显在高温和压力下。⁸这留下问号早期研究认为化石的黑素体形态不变吗?也许,麦克纳马拉说,但理解这些极为复杂的过程是一个重要的难题。

过去的未来

它仍然是早期研究色彩在古生物学,和在某些方面发现提出的问题比解决的更多,曼宁说。颜色是复杂的——它不是昙花一现,我们可以从一个诊断变量,“他说。我认为我们必须在接下来的几年中追捕生物标志物的不同类型的主要色素。每个人就像一块化石记录的调色板的颜色。”

但他很乐观这个快速发展领域的未来:“我认为正确的人做正确的事,并最终研究将聚在一起。

本顿股票这种积极的态度,反映了已经取得巨大的进展。我们的工作是把过去的生活,我们现在可以做的更好一点,”他说。有可能超过一百(化石)的颜色我们可以重建。10年前,我们会说这是不可能的。