Hoe nauw verwant zijn dinosauriërs aan de hedendaagse vogels? Een recente studie onderzoekt dit probleem en onderzoekt hoe eiwitten in dinosaurusveren zich ontwikkelden en veranderden gedurende miljoenen jaren en bij extreme temperaturen. Krachtige röntgenfoto's geproduceerd door het SLAC National Accelerator Laboratory geven onderzoekers nieuwe inzichten in de evolutie van veren.

Nieuw onderzoek toont aan dat de eiwitsamenstelling van dinosaurusveren vergelijkbaar is met die van moderne vogels, wat duidt op de vroege oorsprong van de chemie van vogelveren, mogelijk 125 miljoen jaar geleden. Uit de studie bleek dat het α-eiwit in fossiele veren waarschijnlijk werd gevormd door hitte tijdens het fossielenproces, in plaats van dat het oorspronkelijk bestond. (Opvatting van de kunstenaar over dinosaurusveren).

Uit eerder onderzoek is gebleken dat dinosaurusveren eiwitten bevatten die ze minder stijf maakten dan de veren van moderne vogels. Nu hebben onderzoekers van University College Cork (UCC), de Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) van het SLAC National Accelerator Laboratory van het Department of Energy en andere instellingen ontdekt dat de oorspronkelijke eiwitsamenstelling van dinosaurusveren sterk leek op die van moderne vogelveren.

Dit resultaat betekent dat de chemische samenstelling van de huidige vogelveren mogelijk veel eerder is ontstaan ​​dan eerder werd gedacht, mogelijk al 125 miljoen jaar geleden.

"Het is echt spannend om nieuwe overeenkomsten tussen dinosauriërs en vogels te ontdekken", zegt Tiffany Slater, paleontoloog bij UCC en eerste auteur van de nieuwe studie. "Met behulp van röntgenstralen en infraroodlicht ontdekten we dat de veren van de dinosaurus Sinornithosaurus grote hoeveelheden bèta-eiwit bevatten, net als de veren van hedendaagse vogels. Deze bevinding bevestigt onze hypothese dat dinosaurusvogels stijve veren hadden, net als moderne vogels."

De sleutel is de combinatie van eiwitten. Uit eerdere tests met dinosaurusveren bleek dat dinosaurusveren voornamelijk alfa-keratine bevatten, een eiwit dat veren minder stijf maakt, terwijl moderne vogelveren rijk zijn aan bèta-keratine, een eiwit dat het vliegvermogen van de veren vergroot. Toch wilden de onderzoekers weten of het verschil de ware chemie van de veren tijdens het leven weerspiegelde of dat het een artefact was van het fossielenproces.

Om daar achter te komen analyseerden Slater en UCC-paleontoloog Maria McNamara, in samenwerking met SSRL-wetenschappers, veren van de 125 miljoen jaar oude dinosaurussen Sinornithosaurus en vroege vogel Confuciusornis, evenals een 50 miljoen jaar oude veer uit de Verenigde Staten.

Om eiwitten in de oude veren te detecteren, hebben de onderzoekers de fossielen blootgesteld aan krachtige röntgenfoto's van SSRL, die kunnen aantonen of er belangrijke componenten van bèta-eiwitten aanwezig zijn. SSRL-wetenschapper Sam Webb zegt dat dit onderzoekers helpt te bepalen of het bèta-eiwit in een monster nog steeds in zijn ‘oorspronkelijke’ staat verkeert of in de loop van de tijd is veranderd, en hoe die verandering chemisch plaatsvindt.

Weber zei dat het team ook afzonderlijke experimenten heeft uitgevoerd waarbij de temperaturen werden gesimuleerd waaraan de fossielen in de loop van de tijd werden blootgesteld. Deze experimenten suggereren dat het alfa-eiwit in het fossiel mogelijk is gevormd tijdens de fossielen, in plaats van deel uit te maken van het levensproces van de veer.

Uit de analyse bleek dat, hoewel sommige fossiele veren grote hoeveelheden α-eiwit bevatten, ze er waarschijnlijk oorspronkelijk niet waren, maar zich in de loop van de tijd ontwikkelden. Ze werden gevormd omdat de fossielen intense hitte ervoeren.

"Onze experimenten helpen verklaren waarom dit vreemde chemische verschil het gevolg is van eiwitafbraak tijdens de fossielen," zei Slater. "Dus hoewel sommige dinosaurusveren sporen van het oorspronkelijke bèta-eiwit behouden, bevatten andere fossiele veren alfa-eiwitten die tijdens de fossielen zijn gevormd."

"De samenstelling van ruwe eiwitten kan in de loop van de tijd veranderen, een aspect dat vaak over het hoofd wordt gezien bij het bestuderen van diepe biomarkers," zei Weber. "Het vergelijken van onze röntgenspectroscopieresultaten met aanvullende laboratoriummetingen van experimenteel verwarmde verenmonsters helpt onze bevindingen te kalibreren."

Maria McNamara, senior auteur van de studie, zei: “Sporen van oude biomoleculen kunnen duidelijk miljoenen jaren overleven, maar je kunt het fossielenbestand niet letterlijk lezen, omdat zelfs ogenschijnlijk goed bewaard gebleven fossiel weefsel tijdens de fossielen is gekookt en verpletterd. We ontwikkelen nieuwe hulpmiddelen om te begrijpen wat er tijdens de fossielen is gebeurd en het ontsluiten van de chemische geheimen van fossielen zal ons opwindende nieuwe inzichten in de evolutie opleveren.”