9. desember 1833 sendte den engelske fossilinnsamleren Elizabeth Philpot et brev til naturforskeren William Buckland. I tillegg til å be om noen ryggvirvler fra et marine krypdyr som Buckland hadde lånt, inkluderte Philpot også notater om en nylig tur med en ung oppstartet fossilhund - den banebrytende paleontologen Mary Anning. Men det som gjorde lappen spesiell, var en illustrasjon Philpot hadde tatt med på brevet. Den avbildet det tennete smilet til en Ichthyosaurus- hodeskalle, tegnet etter en av de mange slike fossilene som Philpot, søstrene hennes og Anning fant i de eldgamle bergartene i Englands sørkyst. Og det ble ikke tegnet i noe vanlig blekk. Sepia-tonene ble laget av det bevarte blekket fra en blekksprutlignende skapning som ble funnet i de samme forekomstene som ichthyosaur, revitalisert etter 200 millioner år.
På overflaten kan Philpots tegning bare virke som et pent fossiltriks. I 2009 fikk en annen tegning laget av gammel blekk fornyet oppmerksomhet for det overraskende faktum at spor etter forhistorisk farge kunne vedvare til det 21. århundre. Men det faktum at slike overordnede nyanser i det hele tatt kan gjenvinnes, åpner opp for en vitenskapelig mulighet. Med de rette prøvene kan eksperter begynne å fargelegge fossilprotokollen.
Noen ganger kan gamle fargetoner sees med det blotte øye. "Forskere har kjent til fossile insektfargemønstre og bløtdyrfargemønstre helt tilbake til viktoriansk tid, " sier paleobiologen ved University of Bristol, Jakob Vinther. Men det er muligheten for å låse opp fargene til dinosaurer som har fanget fantasien til eksperter og publikum.
I nesten hele paleontologiens historie var det ingen måte å fortelle hva dinosaurene hadde på seg. I unntakstilfeller kan kanskje et fossil bevare noen bløtvev som viser flekker av lys og mørk hud eller stripet fjærdrakt, men den faktiske, dyrefargen i livet, var lenge antatt å være utenfor rekkevidde for deteksjon. Likevel antydet funn som Philpots bruk av veldig gammelt blekk at hvisking av farger tross alt kan overleve. Takket være en kombinasjon av delikat konservering og avansert bildeteknologi, som lar forskere se de mikroskopiske detaljene til fossiler, lærer paleontologer mer enn noen gang om den mesozoiske paletten.
Gjenoppbygging av den tidlige krittiske paraviske dinosauren, Microraptor, med utledet farge. (Quanguo Li et al. / Science 335.6073) Den biologiske nøkkelen til å løse fargeleggingen kommer ned til små strukturer kalt melanosomer. Dette er bittesmå, klattete organeller som inneholder pigment eller melanin, og er til stede i bløtvev som hud, vekter og fjær. Og selv om disse detaljene ofte ble kastet til side som fossile bakterier i flere tiår tidligere, har en fornyet innsats i det 21. århundre vært i stand til å finne forholdet mellom disse bittesmå strukturer og farger.
Et fossil som ligner på det som inspirerte Philpots kunstsett Vinther, nå ved University of Bristol, på sporet av fossile farger i 2006. Blekksekken til en fossil blekksprut som Vinther studerte inneholdt melanosomer etter 200 millioner år. Og hvis de ble funnet i blekksprutblekk, hvorfor ikke andre fossiler, som fjær? En analyse av Vinther og kolleger av en krittfjær som ble funnet i Brasil, åpnet for muligheten, og la forskerne konkludere med, "Oppdagelsen av bevarte melanosomer åpner opp muligheten for å tolke fargen på utdødde fugler og andre dinosaurer."
Å trekke farge fra fortiden krever en kombinasjon av heldige funn med avanserte bildeteknikker, sier paleontolog Caitlin Colleary fra Virginia Tech. For det første trenger paleontologer et fossil som sannsynligvis har bevart melanin - et fossil ikke bare med bein, men fjær, hud eller hår. Disse fossilene inneholder ofte både melanosomer så vel som kjemisk nedbrutt melaninpigment, og når paleontologer finner en slik fossil, kan de bruke moderne teknologi for å se nærmere på.
"Du starter med å lete etter mikrobodiene ved å bruke instrumenter som å skanne elektronmikroskop, " sier Colleary. Når de karakteristiske formene dukker opp, kan kjemisk analyse bekrefte tilstedeværelsen av melaninpigment. "Dette var spesielt kritisk tidlig i fossile melanin-studier fordi det fremdeles var noen tvil om at mikrobiologiene faktisk var melanosomer og ikke andre lignende strukturer, som bakterier, " sier Colleary. Derfra kan sammenligninger av de fysiske og kjemiske signaturene til melanosomer og melanin sammenlignes med de av levende dyr, som farge er kjent for, for å rekonstruere utseendet til skapninger som er lenge døde.
Da paleontologer kunngjorde funnet av den fjærede dinosauren Anchiornis i 2009, var det bevarte fjærdrakten rundt skjelettet en mørk, karbonfarget nyanse. Men analyse av et annet Anchiornis- fossil utført av Vinther og kolleger året etter avslørte et slående fargemønster som tidligere hadde vært usynlig. Distribusjonen og detaljene om de bevarte melanosomene indikerte at Anchiornis var dekket av fjær av svart og hvitt - ikke ulikt en skikkelse - med en skvett rød fjær på toppen av hodet. For første gang hadde en dinosaurus blitt fullstendig restaurert i levende farge.
Gjenoppbygging av fjærfargen på Jurassic troodontid Anchiornis huxleyi . (MA DiGiorgio / Quanguo Li et al. / Science 327.5971) Én etter en begynte andre dinosaurer å vise sine sanne farger. Uken før Anchiornis- papiret kom ut, ble den lille, uklar dinosauren Sinosauropteryx vist å ha en levende, rød-hvit båndhale. I 2012 ble det stablete arrangementet av melanosomer funnet i fjærene til firvingede dinosaur Microraptor vist å skape en iriserende glans som ligner på en moderne ravn. (Avian-dinosaurer meldte seg også på listen, med gigantiske fossile pingviner med fargemønster av svart, rød og grå.) Og mens tidlige studier med fokus på fjær, fant paleontologer snart at melanosomer også kan avsløre fargetoner til skjellete dinosaurer. Den nebbete, hornede dinosauren Psittacosaurus var motskygget mørk over og lys nedenfor for å hjelpe med kamuflasje, og den enorme pansrede dinosauren Borealopelta sportet rødbrune fargetoner.
Det er naturlig nok noen grenser for denne tilnærmingen. Den første er at bein alene ikke hjelper. Det må være en slags bevart bløtvev, for eksempel fjær eller hud. Inntrykk vil ikke gjøre. "Du trenger organiske rester, " sier Vinther. Det forhistoriske dyret måtte gravlegges så raskt og bevares i så detalj at restene av dyrets faktiske vev blir bevart.
Og ikke alle farger hos dyr er skapt av melanosomer. Noen farger, som gule og blåtoner, er skapt av biokjemikalier som paleontologer ennå ikke har oppdaget i fossiler. Den nåværende metodikken fungerer ikke for hver dinosaur eller farge. Men den gode nyheten er at tilnærmingen skaper i det minste et delvis bilde.
Fotografier av Holotype av den pansrede dinosauren Borealopelta markmitchelli . Undersøkelser av dette fossilet avslørte rødbrun farge og kamuflasje i form av skyggelegging. (Caleb M. Brown et al. / Current Biology 27.16 2514-2521.e3) Hva fargene betydde for dyrene selv er en annen sak. I tilfelle Borealopelta, for eksempel - med et mønster av rustent rødt på toppen, lys på bunnen - kan skyggen ha vært en måte for den lav-slengte dinosauren å gjemme seg for datidens skrubbsultne tyrannosaurer. Andre dinosaurer var flashere. Sinosauropteryx med godteriet var sannsynligvis et sosialt signal, brukt av disse dinosaurene til å kommunisere med hverandre da de møttes.
Denne typen analyser avdekker potensialet i det nye feltet for fossilfarging. Ved å rekonstruere lange tapte nyanser, kan paleontologer oppdage og undersøke gammel atferd som tidligere har vært skjult for synet.
Ulike farger forteller forskjellige historier. Mørket over, lys under mønster og striper av den hornede dinosauren Psittacosaurus kan indikere at dette dyret levde i et skogkledd naturtype med diffust lys, mens bandittmasken og stripene av Sinosauropteryx kan indikere en preferanse for mer åpne naturtyper der innblanding var kritisk til ikke bli plukket ut av en større rovdyr. At dinosaurene ble kamuflert sier ikke bare noe om hvor de bodde, men også om farene de sto overfor. "Fossile fargestudier gir virkelig en enestående mulighet til å gjøre tolkninger om atferd og biologi fra fossilprotokollen, " sier Colleary.
Sammenligning av melanosomforhold og kroppskonturfjærmorfologi i utdødde pingviner Inkayacu paracasensis (A og B) og representative eksisterende pingviner (C og D). (Julia A. Clarke et al. / Science 330.6006) Paleontologi har alltid vært en tverrfaglig vitenskap, på kryss og tvers av flere fagområder som anatomi og geologi. Studiet av fossil farge utvider feltet videre, og trekker ut fra biokjemi og avanserte bildeteknikker, så vel som de mer tradisjonelle, morfologiske tilnærmingene.
"Jeg tror vi må være åpne for at dinosaurforskning ikke bare er benfosing lenger, " sier Vinther. "Det er mange fjærete dinosaurer og fuglefossiler som fremdeles skal beskrives, så snart kan vi skrive Audubon Guide to Cretaceous Birds and Dinosaurs og vise hvilke naturtyper de bodde i og kanskje snart vise hann- og hunnfjærstrøk, som absolutt ville ha variert i mange dinosaurarter. ”
Forskning fortsetter, men det som allerede er funnet reiser spørsmål om hva som kan skaffes ennå fra fossilprotokollen. "Kanskje vi en dag vil finne ut at de hadde sesongens fjærdrakt, som fargerike skjermer for parringstiden, " sier Vinther, "og hvis vi noen gang finner mykdynosaurer i høyere breddegrader, som Australia, kanskje vi vil se noen med hvitt fjærdrakt under de kalde og snørike vintrene. ”Et slikt funn ville virkelig være en dinosaur i en annen farge.
