PALEONTOLOGIJA
Dr Gordana Jovanović
Nijanse prošlosti
Otkrivanje fosilnih boja
Albino puž Costellata |
Sve što naše oko vidi kao boju, uglavnom potiče od različitih pigmenata. Kad su u pitanju fosili, našim očima se čini da većina fosila nema nikakvu boju. I ako ima važnu ulogu u proučavanju ekoloških i evolucionih procesa, još uvek nije proučeno kako je boja kod životinja evolurala kroz vreme jer se veći deo pigmenta vrlo brzo uništi posle smrti. Tek odnedavno, počele su da se primenjuju specijalne tehnike za otkrivanje fosilnih boja.
Pigment kod nekih organizama može biti delimično ili potpuno odsutan, i obično nastaje kao posledica genetskog poremećaja. Životinje sa ovim poremećajem poznatijim kao albinizam se teže snalaze u prirodi, teže se kamufliraju, pa postaju i lakši plen za predatore. Iako su u prirodi retke, albino životinje postoje u svim klasama beskičmenjaka i kičmenjaka. Boja kože, na primer kod ovih jedinstvenih stvorenja, je bleda u poređenju sa drugim članovima iste vrste.
Ljušture nekih primeraka mekušaca mogu biti potpuno bele boje. Sa aspekta paleontologije, ostaci fosilizovanih organizama su, u većini slučajeva, bez boje, što ne znači da su pripadali albino organizmima. Kao i današnji, fosilni organizmi su imali pigmente u svojim telima, ali su se oni uništili ili izmenili tokom fosilizacije. Iako nam mogu mnogo objasniti o načinu života i izgledu životinje, donedavno je proučavanje boja tela fosila bila samo nerešena zagonetka.
Svetlo iz organizma
Pigmenti su prirodne supstance koje se nalaze u ćelijama i tkivima organizama i selektivno apsorbuju svetlost specifičnih talasnih dužina. U glavne pigmente ubrajamo karoten (žuti), hemoglobin (crveni) i melanin (smeđi). Melanin je ono što daje boju ljudskoj kosi, očima, krznu životinja i dr. Pored one koja potiče od pigmenata, postoje još dva tipa boje kao što su strukturna boja i boja nastala bioluminiscencijom, tj. sposobnošću pojedinih biljaka i životinja da emituju svetlost. Bioluminiscencija se odvija kroz hemijsku reakciju koja proizvodi svetlosnu energiju unutra organizama. Da bi došlo do reakcije, vrsta mora da sadrži luciferin, molekul koji kada reaguje sa kiseonikom proizvodi svetlost. Postoji i strukturna boja koja uopšte ne koristi pigmente već mikroskopski sitne i složene strukture tkiva koje imaju funkciju višeslojnih reflektora, a izgledaju kao sendviči sa mnogo izuzetno tankih slojeva.
Otkud velike životinje?
Iako je poznato da je život počeo od sićušnih organizama da bi postepeno prerastao u oblike života raznih veličina kakve vidimo danas, još uvek nismo upoznati sa svim detaljima tih procesa. Iz perioda od pre 1,8 milijardi godina do pre oko 800 miliona godina, nije otkriveno mnogo fosilnih mikroorganizama tako da nije jasno kako su se pre oko 600 miliona počele razvijati veće životinje. |
Najstarija fosilna boja biološkog porekla
Pigmenti su pronađeni i u drevnim morima i okeanima kojima su dominirale sićušne cijanobakterije, bakterije koje proizvode energiju fotosintezom. One su bile u osnovi lanca ishrane pre više od milijardu godina, čime se može objasniti nepostojanje životinja u to vreme. Iz tog doba potiču i najstariji do sada pronađeni pigmenti, koji potiču iz fosilnih naslaga hlorofila, kog su proizveli ovi drevni organizmi. Hlorofil je zeleni pigment kog su sadržavale cijanobakterije kao i sve današanje biljke koje upijaju sunčevu svetlost kako bi vršile fotosintezu. Tačnije, pronađeni pigmenti potiču od fosilnog porfirina, organskog jedinjenja koje formira atomski prsten oko jona magnezijuma i tako gradi molekul hlorofila. Ova najstarija boja, naizgled ružičasta u rastvorenom stanju, sačuvana je u morskim crnim škriljcima (metamorfnim stenama) starim oko 1,1 milijarde godina, a nalaze se ispod današnje Sahare, na mestu koje je nekada bio ogroman okean. Pronađene su i druge boje u još starijim stenama, ali ova je prva nastala od živih bića.
Novo otkriće cijanobakterija koje datira od 1,1 milijarde godina, značajan je doprinos u popunjavanju evolucione praznine u trajanju od nekoliko stotina miliona godina i dobijanje odgovora na pitanje zašto se u okeanima Zemlje, pre oko milijardu godina, nisu razvili krupniji aktivni organizmi? Cijanobakterije nisu bile sposobne da proizvedu dovoljno energije za razvoj većih i složenijih živih bića. Tek kad su, pre oko 650 miliona godina, počele da nestaju iz okeana i da se razvijaju energetski složenija bića poput planktonskih algi, stvorili su se uslovi za evoluciju organizama.
Dodatno objašnjenja za kasniji razvoj složenijih bića bi mogao biti nedostatak kiseonika, što je uslovilo nedostatak krupnijih čestica hranljive materije kao što su planktonske alge. Kako su periodi Zemljine istorije povezani sa velikim poremećajima ciklusa ugljenika i globalnim glacijacijama, kao i promenama u zemljinom plaštu i tektonikom ploča, postaje sve jasnije da su dinamika planete Zemlje i razvoja života vrlo isprepletani.
Koje su boje bili dinosaurusi?
Za poslednjih desetak godina su urađene vrlo uspešne analize sačuvanih ostataka boja u fosilima, pa rekonstrukcije drevnih svetova ne predstavljaju više težak zadatak. Analize su obuhvatile razne grupe organizama, počev od insekata do kičmenjaka, zahvaljujući kojima sve lakše možemo zamisliti kako su mnoge životinje izgledale ili kako su se snalazile u svom prirodnom okruženju. Slično današnjim, i izumrlim životinjama je boja koristila za kamuflažu, skrivanje od predatora ili kao signali za parenje. Kod životnja sa ljušturama, poput školjaka i puževa, uglavnom je služila kao zaštita od prejakih temperatura.
Iako su naučnici već decenijama pronalazili fosile sa različitim bojama, do nedavno je boja njihovih okamenjenih ostataka bila samo nerešiva zagonetka. Niko nije bio siguran da li je ta boja stvarna ili je nastala kao proizvod fosilizacije. Neki delovi tela kao što su koža, perje i dlake uspeli su da se fosilizuju samo u izuzetnim okolnostima i predstavljaju manje od jednog procenta ukupno otkrivenih fosila - ali boja je uglavnom teško sačuvana.
Za sada ne možemo odgovoriti koje su boje bili dinosaurusi, ali kada je u pitanju Sinosauropterix, kineska životinja koja je imala perje i filamente ali nije bila ptica, izgleda da su podaci za rekonstrukciju ove male zveri skoro sasvim prikupljeni. Sinosauropterix je živeo pre 130 miliona godina, bio je dug oko 1 m, imao je tamno crvenu boju na leđima, svetliji stomak i duge repove sa belim prugama u vidu prstenova.
Sinosauropterix |
Bio je to mali brzi lovac koji nije mogao da leti. Sinosauropterix nije bio jedina šarena pernata vrsta. Druga mala vrsta teropoda, Sinornithosaurus, imala je pernate filamente kojima su dominirali eumelanozomi ili feomelanozomi, nagoveštavajući da su se pojedinačna perja razlikovala u boji između crne i crveno-narandžaste boje. Dve najčešće vrste melanina koje se nalaze u savremenim pticama su eumelanin, povezan sa crnim i sivim perjem, i feomelanin, koji se nalazi u crvenkasto braon do žutom perju.
Canadia spinosa
Fosilni insekt sa metalik strukturnim bojama
|
Metalni sjaj insekata
Strukturna boja nastaje od veoma finih složenih struktura nanometarskih veličina merenja koje se nalaze na istoj skali kao i talasna dužina svetlosti. Te strukture utiču na način prolaska svetlosti kroz biološka tkiva, i mogu da filtriraju određene talasne dužine i proizvode zaista jake boje. U stvari, strukturne boje su najsjajnije i najintenzivnije boje koje dobijamo u prirodi. Strukturne boje su identifikovane u mnogim izumrlim životinjama, starim čak i nekoliko stotina miliona godina, kao što su neki amoniti, zatim pripadnici crva i dr. Dobar primer za čestice koje izazivaju boju otkrivene su kod fosila Vivakia corrugata iz srednjeg kambrijuma Amerike (starosti oko 515 miliona godina). Urađena je precizna rekonstrukcija boje ove drevne izumrle životinje, dužine tela oko 4 cm. Kod druge vrste (Canadia spinosa) , boja se sačuvala u odbrambenim delovima tela kao što su „bodlje“ i „štitovi“, što je naučnicima omogućilo pokušaj rekonstrukcije boje celog tela.
Skrivene boje na ljušturama fosilnih mekušaca
Neverovatno bogatstvo boja ljuštura mekušaca još uvek je evoluciona zagonetka. Boja kod mekušaca je organskog porekla i potiče iz različitih hemijskih supstanci: karotenoida i indigoida koji obično brzo propadnu, melanina koji je veoma otporan i zaslužan za očuvanje boje kod današnjih, ali najverovatnije i kod nekih fosilnih neritomorfnih puževa koji postoje još od silura. Melanin je identifikovan u mnogim vrstama mekušaca, uključujući i glavonošce, gastropode i školjke. Polieni, porfirini kao i tetrapiroli koji su specijalni ciklični porfirini smatraju se najrasprostranjenijim pigmentima kod mekušaca. Šarene ljušture savremenih mekušaca su se pokazale kao dobri markeri za upotrebu u studijama o prirodnoj selekciji. Za fosilne vrste u ove markere spadaju prvenstveno morfološke odlike ljuštura, jer se boja na njihovim ljušturama teško sačuva. U neogenu mora Paratetisa koji je pokrivao i našu zemlju, neke ljušture puževa i školjaka čuvaju boju, pa čak i fine šare kao kod današnjih vrsta, ali se kod većine primeraka ne mogu videti golim okom. Ljušture posmatrane pod prirodnom svetlošću pretežno kredasto-bele boje. Boja brzo može nestati i kod savremenih puževa i školjki ako ostanu duže vremena na plaži jer, zbog uticaja Sunca i talasa, postaju bele.
Upotrebom vrlo korisnih tehničkih metoda koje nisu destruktivne za fosilni materijal, paleontolozima je omogućeno da vide kako su pre više miliona godina izgledale ljušture nekih fosila. Ova metoda se odlično pokazala pri proučavanju puževa iz roda Conus, koji su po obliku veoma slični i, u odnosu na mnoge druge fosilne grupe puževa, prilično nezanimljivi. Za razliku od fosilnih, elementi šara i boje kod današnjih predstavnika Conus-a su raznovrsni, često vrlo složeni i različito raspoređeni, tako da su ljušture veoma bogato ukrašene. Zbog toga, boja i šare služe za određivanje vrsta.
Pošto paleontolozi pretežno proučavaju morfologiju ljuštura, nedostatak originalne boje i šara na njima, otežava im precizniju identifikaciju. Kako ljudskom oku mnogi detalji nisu vidljivi pod pririodnom svetlošću, ultraljubičasta svetlost je našla vrlo uspešnu primenu u razotkrivanju zaostalih boja na površinama ljušturica fosilnih Conus-a.
Ultraljubičasta svetlost kod organske materije koja je postojala na pigmentisanim delovima ljuštura fosilnih Conus-a izaziva fluorescenciju, što pomaže pri otkrivanju originalnih boja. Da bi se to postiglo, ljušture fosila se najpre potapaju u određenu hemijsku supstancu, a zatim fotografišu pod UV svetlom, čime šare i boja postaju fluorescentne i vidljive u punom sjaju. Dobija se obrnuta slika sa fluorescentnim mestima koja odgovaraju delovima ljuštura koje su nekada imale tamne pigmente. Ova slika se zatim, komjuterskim programom za obradu fotografija, dovodi u reversnu, tj. svetli fluoroscentni detalji na ljušturi postaju tamni, što odgovara mestima koja su nekada bila pigmentisana. Na ovaj način organska materija koja je u procesu fosilizacije već dobrim delom hemijski izmenjena, otkriva različite elemente boje i šara na drevnim ljušturama koje mogu biti od velikog značaja ne samo za identifikaciju vrsta već i za razmevanje njihovih odnosa sa savremenim vrstama. Tako je za fosilnu vrstu Conus carlottae carlottae utvrđeno da ima velike pege na površini ljušture kakve ne postoje među današnjim vrstama konusa.
Boja tkiva
Fosili mogu sačuvati sitne detalje, što je potvrđeno nedavno objavljenom skenirajućom elektronskom mikroskopijom. Neke analize su otkrile da fosilno perje iz nekoliko kineskih nalaza dinosaurusa, slično savremenom perju, sadrži melanozome - sitne intracelularne strukture koje proizvode i skladište melanine i mogu opstati milionima godina. Dva najčešća tipa melanina su feomelanin (crvenkasto-braon do žuti) i eumelanin (crni i sivi). Međutim, kod savremenijh kičmenjaka, melanozomi se javljaju i u unutrašnjim tkivima. Prema tome, fosilni melanosomi ne moraju da potiču samo iz čvrstih delova tela, a imaju i visok potencijal fosilizacije, znatno veći od onih iz kože, zbog čega je neophodno razlikovati melanozome iz različitih izvora.
Za otkrivanje skrivenih kostiju
Primenom novih metoda uz pomoć ultraljubičaste svetlosti naučnici su našli način da saznaju kako su nekada izgledale drevne vrste. Ultraljubičasta svetlost ima široku upotrebu. Koristi se u laboratorijskim analizama bioloških uzoraka, a pošto može uništiti i neke bakterije, koristi se i za sterilizaciju i razne medicinske tretmane. U poslednjih desetak godina se sve češće koristi u proučavanju fosila, naročito kad su u pitanju beskičmenjaci. Dobri rezultate su se pokazali i u otkrivanju skrivenih kostiju ili mekog tkiva tetrapoda u stenama. Primenjuje se i otkrivanju falsifikata fosila, jer se sve češće prave iz komercijalnih razloga.
|
Život u boji
Priroda je ogromna izložba koja prikazuje bezbroj struktura, oblika i boja koje su nastajale milionima godina. Kvalitet njihovog očuvanja pretežno zavisi od vrste fosila, starosti i tipa stena u kojima su fosili pronađeni. Raskošne boje se teško sačuvaju, a stepen njihovog očuvanja zavisi i od drugih faktora kao što su promene temperature paleosredine, dehidratacija, oksidacija itd. Ove promene se naročito odnose na očuvanje strukturnih boja jer se sitni „višeslojni reflektori“ lako mogu uništiti ili promeniti.
Kod kenozojskih mekušaca Srbije, za razliku od dobro očuvane skulpture na ljušturama, boja vidljiva golim okom pretežno nije očuvana. Na putu od kada su puzali ili se zakopavali u dno Panonskog mora, na primer, pa do fosila koje danas možemo pronaći, mnogi su izgubili boju. Kod miocenskog primerka iz roda Venus (zapadna Srbija), zbog povoljnih uslova fosilizacije, uspela je da se očuva bledožuta boja ljušture. Venus je rod malih do velikih morskih školjki iz porodice Veneridae, nazvan po rimskoj boginji ljubavi Veneri. Rod je poznat od krede (136,4 miliona godina) do danas. Porodica Veneridae sadrži preko 400 poznatih vrsta, a fosilni pripadnici ovog roda su nađeni širom sveta. Poznato je oko 20 izumrlih vrsta.
Venus |
Boja u vidu sitnih čestica, sačuvana u tkivima ili skeletima organizama sigurno pripada jednoj od atraktivnijih tema. Boja je važan podatak iz fosilnih zapisa jer, na osnovu nje, može se mnogo više reći o tome kako su stvarno izgledali izumrli organizmi, kako su bile ukrašene ljušture beskičmenjaka, kakve boje su bile dlake nekih životinja ili perje ptica... da bi se potom moglo zaključiti koje nijanse boja treba koristiti pri izradi njihovih rekonstrukcija. Otkrivanje fosilnih boja je dovelo paleontologe do revolucionarnih otkrića jer su, zahvaljujući njima, konačno mogli biti rekonstruisani davno izumrli crno-beli svetovi i prikazani njihovim originalnim bojama. O tome svedoče i najnovije izložbe prirodnjačkih muzeja širom sveta, kao i naučno-popularne knjige u kojima ilustracije fosila nisu više zasnovane samo na mašti umetnika.
Dr Gordana Jovanović
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
