Investigadores de dinosaurios que trabajan en restos extremadamente bien conservados de Jehol Biota en el noreste de China informaron recientemente que habían detectado biomoléculas fosilizadas en un dinosaurio con pico de pato del Cretácico Inferior.
El intrigante material microscópico se encontró en el fémur de un Caudipteryx, un dinosaurio emplumado con apariencia de pavo que vivió hace entre 125 y 113 millones de años. El equipo colocó el cartílago del fémur bajo un microscopio y lo tiñó con sustancias químicas llamadas hematoxilina y eosina, que se utilizan para resaltar los núcleos celulares y el citoplasma en las células modernas.
También tiñeron el cartílago de un pollo y encontraron que el cartílago de dinosaurio y de pollo se iluminaba de la misma manera. Los investigadores dicen que los núcleos y la cromatina, el material del que están hechos nuestros cromosomas, eran visibles. La investigación del equipo se publicó la semana pasada en la revista Nature Communications Biology.
“Los datos geológicos se han acumulado a lo largo de los años y han demostrado que la preservación de fósiles en la Biota de Jehol fue excepcional debido a las finas cenizas volcánicas que sepultaron los cadáveres y los preservaron hasta el nivel celular”, dijo el coautor del estudio Li Zhiheng, paleontólogo de vertebrados en el Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados de la Academia China de Ciencias, en un comunicado de prensa de la academia.
Los miembros de este equipo de investigación también describieron el hallazgo de material genético en otro espécimen el año pasado; como informó Gizmodo en ese momento, algunos científicos se mostraron igualmente escépticos de sus afirmaciones de que se conservaban rastros de material genético en el cráneo fosilizado de Hypacrosaurus. El fósil de Caudipteryx en el nuevo trabajo es unos 50 millones de años más antiguo que el Hypacrosaurus.
“Fueron identificados utilizando métodos completamente diferentes a los del Hypacrosaurus”, escribió Alida Bailleul, autora principal del nuevo artículo, en un correo electrónico a Gizmodo. “Pero lo sorprendente fue la tinción con hematoxilina del núcleo celular en Caudipteryx, fue comparable a la tinción observada en el núcleo de una célula de pollo”, dijo Bailleul, un paleobiólogo del Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados en Beijing.
Si este fósil revelara las mismas estructuras que se destacaron en el pollo moderno, sería una demostración notable de cuán bien se puede preservar el material biológico y cuán misericordiosamente fue tratado el cartílago por los procesos a menudo destructivos de la Tierra. Pero no todo el mundo está tan convencido de lo que aparecía exactamente en las manchas.
“Realmente no veo cuánto ha cambiado aquí”, dijo Evan Saitta, investigador del Centro de Investigación Integrativa del Museo Field de Historia Natural en Chicago. “El cambio de tiempo que nos interesa aquí no es entre el hipocrosaurio y este nuevo espécimen; la diferencia es la cantidad de tiempo entre la preservación del ADN bien respaldada y cualquiera de estos fósiles”.
El ADN más antiguo, aún secuenciado, se describió en un artículo en febrero y salió de los dientes de un mamut lanudo de aproximadamente 1 millón de años. Todos los dinosaurios (excepto las aves) se extinguieron hace unos 65 millones de años. Eso hace que los materiales de dinosaurios sean “absurdamente más antiguos” que los resultados “espectaculares” de los restos de mamut lanudo, dijo Saitta.
Entonces, ¿qué estaba reaccionando exactamente a los tintes y manchas que el equipo reciente aplicó al cartílago de dinosaurio? Según Saitta, podrían ser microbios los que se instalaron en los restos de dinosaurios o en el relleno mineral del espacio desocupado por el material genético deteriorado. Esta última es la opinión de Nic Rawlence, director del laboratorio de paleogenética de la Universidad de Otago en Nueva Zelanda.
“El límite actual del ADN antiguo es de hace 1,2 millones de años, y no esperamos poder retroceder mucho más en el tiempo, ciertamente no a la Era de los Dinosaurios”, dijo Rawlence en un correo electrónico a Gizmodo. “Si bien estas células y ADN fosilizados en este nuevo dinosaurio pueden parecerse a los de un pollo moderno, son una copia de piedra, donde las células y el ADN han sido reemplazados por minerales, de la misma manera que un hueso de dinosaurio es una versión mineralizada de hueso”.
Cuando los huesos se fosilizan, lo hacen desde las características macroscópicas obvias hasta los elementos más pequeños de su estructura. Eso permite a los paleontólogos hacer cosas como aprender sobre las tasas de crecimiento del T.rex, por ejemplo, cuando aparecen agujeros en el hueso donde solían estar los vasos sanguíneos. Pero el material genético se deteriora rápidamente: un equipo estimó que el ADN dejaría de ser legible después de 1,5 millones de años, lo que haría que el diente de mamut se encontrara trepidadamente cerca del límite superior del material. Y los restos de mamut estaban tan bien conservados gracias a su revestimiento de permafrost.
“Químicamente hablando, aquí se trata de una configuración completamente diferente de compuestos, en comparación con cuando se mira el material de permafrost que es bastante comparable al pavo congelado en tu congelador, hasta cierto punto”, dijo Jasmina Wiemann, paleobióloga molecular en Yale, en una videollamada.
Eso hace que la situación de ese mamut de un millón de años sea fundamentalmente diferente de la del Caudipteryx de 125 millones de años. Aunque los dientes de mamut se sometieron a diagénesis, el proceso mediante el cual los compuestos orgánicos son reemplazados gradualmente por cosas inorgánicas como los minerales, fueron enfriados por el clima siberiano, preservando las biomoléculas hasta nuestros días. (Esta es también la razón por la que ocasionalmente lees acerca de que los investigadores de la Edad de Hielo pueden comer lo que estudiaron, como el bisonte estuario).
“Cuando se trata de moléculas de ADN reales, creo que es prácticamente imposible que tales moléculas permanezcan en el material de los dinosaurios”, escribió Love Dalén, un paleogenetista del Centro de Paleogenética en un correo electrónico a Gizmodo. “Sabemos por estudios empíricos masivos y modelos teóricos que incluso en condiciones completamente congeladas, las moléculas de ADN no sobrevivirán más de aproximadamente 3 millones de años”.
“El hecho de que diferentes tintes o manchas reaccionen con partes de un residuo fosilizado no significa que quede alguna molécula de ADN real en el fósil”, agregó Dalén.
Es más, el hecho de que un hueso se fosilice no significa que todos los componentes de la criatura que alguna vez vivieron se intercambien, ojo por ojo, por cualquier mineral o compuesto metálico específico. Cada dinosaurio muerto en cada depósito alrededor del mundo significa que se combinan un conjunto único de condiciones, por lo que no hay dos fósiles que sean realmente iguales químicamente. Eso significa que un hueso Hypacrosaur de Montana habrá sufrido un tipo de fosilización diferente al de un Caudipteryx en China, haciendo que el trabajo de los biólogos moleculares, geoquímicos y paleontólogos sea mucho más complicado.
“Pasa por, como, un molinillo, pero lo que sale termina luciendo muy similar”, dijo Wiemann. “Nos falta una comprensión fundamental de cómo funciona la fosilización. Creo que ese es todo el desafío aquí”.
El ADN del mamut se pudo secuenciar porque estaba más congelado que fosilizado. Es decir, no se le dio al ADN la oportunidad de interactuar con el entorno molecular que lo rodea, y particularmente con el agua, lo que hace que el ADN se descomponga, como le dijo a Gizmodo un coautor del gigantesco artículo.
Entonces, además de la pregunta de qué se conservó exactamente en el Caudipteryx, es importante reconocer que el ADN de los dinosaurios no se puede secuenciar, al menos no todavía. Las moléculas simplemente han sufrido tantos cambios que no se parecen a los animales de los que formaban parte. Pero las biomoléculas antiguas pueden persistir: las proteínas de los dinosaurios aparentemente se encontraron en huesos de 200 millones de años, aunque como un equipo de investigación que incluye a Saitta señaló en un artículo, los huesos de dinosaurios en descomposición son un hogar feliz para los microbios, que pueden disfrazarse como material genético de dinosaurios.
Parte del problema con el artículo reciente, dijeron varios científicos, fue el método de tinción utilizado para comparar Caudipteryx y núcleos de pollo. La hematoxilina y la eosina pueden unirse a todo tipo de cosas, no solo al material genético, dijeron los investigadores, lo que hace que los resultados sean bastante generales. “Creo que es complicado aplicar un protocolo de tinción que no es muy específico en absoluto a algo como materiales fósiles que ni siquiera entendemos lo que realmente representan”, dijo Wiemann.
Un paso útil para abordar tal ambigüedad sería hacer una referencia cruzada de los resultados de la tinción con métodos adicionales e independientes de mirar el cartílago. Tal “triangulación” ayudaría a poner fin al problema de los tejidos, dijo Saitta. Wiemann sugirió usar espectroscopía de masas para observar todo el hueso y ver si el material teñido podía mapearse en cualquier nucleobases o en la columna vertebral de azúcar y fosfato del ADN. Es una “vía de investigación increíblemente emocionante”, agregó Wiemann, y dijo que estos métodos adicionales ayudarían a identificar exactamente lo que se conserva en el fósil.
“Soy un firme creyente de que si usted incursiona en la biología molecular en tiempo profundo, DEBE incorporar tantos métodos como sea posible, Y debe considerar y descartar, con datos, cualquier alternativa, como la invasión de microbios, ya sean antiguos o moderno”, dijo a Gizmodo en un correo electrónico Mary Schweitzer, paleontóloga molecular de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y del Museo de las Rocosas en Montana. Schweitzer fue coautor del artículo de hypacrosaur junto con Bailleul, quien trabajó en el laboratorio de Schweitzer. “Para mí, el objetivo final es obtener información de la secuencia, por lo que todo lo que podamos aprender sobre las alteraciones diagenéticas de estas moléculas recuperadas se vuelve crítico”.
Dos fósiles, con 50 millones de años de diferencia, se convierten en un dilema biomolecular en el lapso de dos años. Si esa línea de tiempo es algo para continuar, más datos podrían llegar pronto, con suerte trayendo más claridad a esta nueva y emocionante área de la paleontología.