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Rayos X revelan la pigmentación de las plumas de las primeras aves

Las aves aparecieron en el planeta hace aproximadamente 150 millones de años. Si bien se han encontrado fósiles en muy buen estado de conservación, lo que ha permitido a los paleontólogos saber como eran las primeras aves, estos no ofrecen mucha información acerca de su color. Usando una novedosa técnica basada en los rayos X, un grupo internacional de investigadores liderados por el Dr. Roy Wogelius de la Universidad de Manchester han podido determinar los patrones de pigmentación de las plumas de varias aves ancestrales según reportaron en el 30 de Junio en Science.

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Actualmente, muchas especies de aves poseen plumas de extravagantes colores, como por ejemplo, los guacamayos. En este caso, el fin de los colores es llamar la atención de una hembra para poder reproducirse. En otras aves, los colores sirven para identificar a miembros de su misma especie y en otras para camuflarse. Entonces, salta a la vista una pregunta, ¿las primeras aves también presentaban determinados patrones de pigmentación que les permitieran encontrar una pareja o esconderse de sus depredadores?

El año pasado, un grupo de investigadores chinos pudieron determinar el patrón de color de las plumas de un Anchiornis huxleyi —una especie de dinosaurio emplumado— a través de la caracterización morfológica de sus melanocitos (células especializadas en producir y almacenar los pigmentos animales). El problema de esta técnica radica en que los fósiles deben estar en un muy buen estado de conservación para poder caracterizar correctamente la forma y densidad de los melanocitos. Sin embargo, los fósiles así son extremadamente raros.

Wogelius et al. usaron el moderno sincrotrón del Centro de Acelerador Lineal de la Universidad de Standford (SLAC) para identificar y cuantificar los metales asociados a las trazas de pigmentos presentes en los fósiles de plumas de aves ancestrales, entre ellas, un Confuciusornis sanctus de 125 millones de años y un Gansus yumenensis  de ~110 millones de años.

La técnica consiste en bombardear las muestras de plumas fósiles con los rayos X producidos por el acelerador de partículas. Los rayos X chocarán contra los átomos presentes en las muestras y excitarán sus electrones, llevándolos a un nivel más alto de energía. Los electrones, al volver a su estado inicial más estable, liberarán energía en forma de otros rayos X (efecto fotoeléctrico) los cuales tendrán una longitud de onda específica, dependiendo del átomo (fluorescencia de rayos X). Un detector analizará estos rayos X y en base a su longitud de onda los identificará.

Los pigmentos como la eumelanina están asociados a metales como el cobre, zinc, hierro y níquel, quienes son los encargados de darle las distintas tonalidades. Wogelius y sus colaboradores primero se enfocaron en el patrón de distribución del cobre. Este metal está asociado con la presencia de la eumelanina oscura. Así que, a través de este escaneo, los investigadores pudieron determinar que regiones de las plumas eran claras y que regiones eran oscuras. Lamentablemente, la eumelanina sólo es responsable de la pigmentación negra y marrón oscura, así que sólo se pudo determinar el patrón de distribución de estas dos tonalidades mas no el color en sí de las plumas.

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Para validar sus resultados, los investigadores aplicaron la técnica a animales modernos así como también a fósiles de peces, calamares y a una melanina comercial. Por ejemplo, los resultados obtenidos del saco de tinta de un calamar prehistórico (Rachiteuthis) fueron similares a los obtenidos del saco de tinta de un calamar comprado recientemente en el mercado.

Aquí les pongo un video realizado por la Universidad de Stanford que resume muy bien el trabajo:


Referencia:

Wogelius RA; et al. Trace Metals as Biomarkers for Eumelanin Pigment in the Fossil Record. Science. doi: 10.1126/science.1205748 (2011).

Vía | WiredScience, Science NOW & Nature News.

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