Värejä miljoonien vuosien takaa

microraptor_color_sinkkonen
Microraptor aidoissa väreissään. Kuva: Ville Sinkkonen.

Dinosaurusten värien piti olla mysteeri, jota tiede ei koskaan ratkaise. Tai niin sanoivat lapsuuteni dinosauruskirjat.

Koskaan ei pitäisi sanoa ei koskaan. Dinosaurusvärien tieteenala on täyttänyt seitsemän vuotta. Mesotsooinen maailmankausi hahmottuu, jos nyt ei kaikissa sateenkaaren väreissä, niin ainakin paljon entistä kirkkaampana. On mustavalkoisia siipiä, raidallisia häntiä ja metallinhohtoa. Mutta kuinka ihmeessä se voidaan tietää?

Tämän artikkelin on kuvittanut puolisoni Ville Sinkkonen, joka on äskettäin loikannut vapaaksi kuvittajaksi. Tämä on ensimmäinen yhteistyöprojektimme. Klikkauksen takana siis lisää näitä hienoja maalauksia!

Fossiileissa säilyneet värit eivät sinänsä ole uusi asia. Ensimmäinen kirjallinen maininta niistä lienee 1800-luvun alkupuolelta. Silloin Emily Philpot, kuuluisan paleontologi Mary Anningin ystävä, liuotti jurakautisten pääjalkaisten fossiilisista mustesäkeistä mustetta ja käytti sitä kirjoittamiseen ja maalaamiseen.

Fossiilisten hyönteisten siipikuvioita, kalojen täplikkäitä eviä ja heikosti erottuvia juovia trilobiittien kuorissa on myös löydetty kautta aikojen. Kuviollinen fossiili on myös vuonna 1996 julkaistu kiinalainen dinosaurus Sinosauropteryx, jonka pitkässä, pörröisessä hännässä vuorottelevat tummat ja vaaleat höyhenten painaumat.

Kesti pitkälti uudelle vuosituhannelle ennen kuin kiinalaisten ja länsimaisten tutkijoiden joukko keksi yhdistää Kiinan poikkeuksellisen hyvin säilyneet dinosaurusfossiilit ja pyyhkäisyelektronimikroskoopin. Tutkijat lohkaisivat pikkuruisia paloja Pekingissä säilytettävistä kallisarvoisista fossiileista ja lähettivät ne Bristoliin mikroskoopin alle. Kuvissa fossiilisten höyhenten pinnalla näkyy riveittäin mikroskooppisia pigmenttijyväsiä eli melanosomeja. Itse pigmentit ovat enimmäkseen tuhoutuneet, mutta melanosomien muoto on säilynyt kivisenä valoksena. Vertaamalla niiden muotoa, määrää ja järjestystä nykylintuihin tutkijat pystyivät kohtalaisen luotettavasti määrittämään, minkä värisestä höyhenestä näyte on peräisin.

Melanosomeja pystytään tarkastelemaan vain hyvin pieneltä alueelta kerrallaan, ja niiden irti lohkominen tietenkin vahingoittaa fossiilia. Mitä tarkempi kuva eläimen värityksestä halutaan, sitä useampia paloja fossiilista on nakuteltava. Parempaakin menetelmää voisi toivoa, mutta ainakaan toistaiseksi sellaista ei ole keksitty. Ei siis ihme, ettei dinojen värejä ole raportoitu aivan massoittain.

Pigmenttijyväsiä on kahdenlaisia. Makkaranmuotoiset eumelanosomit tuottavat mustan, harmaan ja tummanruskean sävyjä. Litistyneen lihapullan muotoisten feomelanosomien tuottama väri vaihtelee punaruskeasta kermanvaaleaan. Helmiäishohtoiset tai metallinkiiltoiset sävyt taas ovat rakenteellisia värejä. Ne syntyvät, kun melanosomien asento aiheuttaa tiettyjen valon aallonpituuksien siroamisen. Fossiilimelanosomien tarkasteluun perustuvan menetelmän luotettavuudeksi on arvioitu 82 % – parempaakin voisi toivoa, mutta on se enemmän kuin arvaus!

sinosauropteryx_sinkkonen
Sinosauropteryx. Kuva: Ville Sinkkonen.

Dino kuin koati

Aivan ensimmäisenä, helmikuussa 2010, värin sai pikkuinen raitahäntäinen Sinosauropteryx. Tummissa kohdissa on fossiilisia feomelaniineja, mutta vaaleista ei löytynyt mitään, raportoi Nature-lehdessä tutkijaryhmä, jonka jäsenet työskentelivät Pekingissä, Britanniassa ja Irlannissa. Raidat siis tosiaan vastaavat eläimen alkuperäistä värikuviota. Tummat osat olivat todennäköisesti punaruskeita ja vaaleat ehkä valkoisia. Sinosauropteryxin väritys tuo mieleen elävän koatin (Nasua nasua) – ja miksipä ei, ovathan molemmat suunnilleen samankokoisia metsäisen ympäristön petoeläimiä. Tutkijat kuitenkin ottivat näytteitä vain kahdelta pieneltä alueelta Sinosauropteryxin hännän tyvipäästä. Voi hyvin olla, että eläimen muut osat olivat aivan erivärisiä.

Väritys voi antaa arvokasta tietoa esihistoriallisten eläinten ekologiasta ja käyttäytymisestä, ja epäsuorasti niiden elinympäristöistä. Lisäksi se ilahduttaa suurta yleisöä ja toisinaan harmittaa paleotaiteilijoita, jotka eivät enää saakaan keksiä muinaista värimaailmaa aivan omasta päästään.

anchiornis_sinkkonen
Anchiornis, melkein lintu. Kuva: Ville Sinkkonen.

Seuraavaa tulosta ei jouduttu odottamaan kuin pari viikkoa. Toinen tutkimusryhmä julkaisi omat tuloksensa kiinalaisesta lintudinosauruksesta nimeltä Anchiornis (kirjaimellisesti ”lähestulkoon lintu”). He ottivat useita näytteitä eri osista eläintä ja saivat ensi kertaa kokonaiskuvan 160 miljoonaa vuotta sitten eläneen eläimen värityksestä. Tuskin rastasta suurempi Anchiornis, joka asettuu hyvin lähelle lintujen sukupuun tyveä, oli nelivärinen. Sen pää oli punaruskea, ruumis harmaa ja siivet mustavalkoiset. Äkkiseltään se olisi ehkä tuonut mieleen tikan, ainakin jos tikoilla olisi neljä siipeä ja suu täynnä neulanteräviä hampaita.

Pari vuotta myöhemmin värin sai toinen nelisiipinen lintudinosaurus, Microraptor, jonka kuva oli tämän artikkelin alussa. Se osoittautui kauttaaltaan metallinhohtoiseksi, mahdollisesti samanväriseksi kuin korpin tai kottaraisen höyhenet.

archaeopteryx_sinkkonen
Archaeopteryxin alkuperäinen tieteellinen kuvaus laadittiin yhden sulan perusteella. Kuva: Ville Sinkkonen.

Näiden ihmeiden jälkeen katseet kohdistuivat tietenkin höyhenekkäistä dinosaurusfossiileista kuuluisimpaan, alkulintu Archaeopteryxiin. Melanosomeja on toistaiseksi onnistuttu löytämään vain yhdestä alkulintuyksilöstä – siitä ihan ensimmäisestä, jonka perusteella laji nimettiin vuonna 1861. Harmi kyllä se ei ole mikään luuranko, vaan yksi ainokainen siiven peitinhöyhen. Se joka tapauksessa oli musta. Kaikki muu kuuluisassa alkulinnussa jääkin sitten arvailun varaan. Joko alkulintu oli hiilenvärinen kuin mustarastas, tai ainakin sillä oli mustankirjavat siivet. Jos se oli läheistä sukua Anchiornisille, kuten uusien sukupuiden perusteella vaikuttaa, kukaties niiden värityksessäkin oli samoja piirteitä.

Väriä ovat saaneet myös varhaiset linnut. Vastalinnut (Enantiornithes) olivat liitukautinen, hyvin monimuotoinen ja ilmeisen menestynyt linturyhmä. Niillä oli siivissään pätevännäköiset kynnet, mutta muuten ne menisivät täydestä lintuina. Nimensä perusteella ne kuulostavat nykylintujen ikiaikaisilta vihollisilta, mutta tosiasiassa nimi tulee vähän tylsästi siitä, että niiden hartiassa sijaitsevan lapaluun ja korakoidin välisen nivelen pallo-ja-kuppi ovat vastakkaiset nykylintuihin verrattuina.

Amerikkalais-kiinalaisen ryhmän tutkima, vielä nimeämätön vastalintu oli ainakin päälaeltaan ja siiven alta kyljestään metallinhohtoinen. Monilla vastalinnuilla ja myös pykälän alkukantaisemmilla Confuciusornithidae-ryhmän linnuilla on sekä pyrstöttömiä yksilöitä että sellaisia, joiden peräpäätä koristaa kaksi pitkää, viirimäistä sulkaa. Pitkillä pyrstösulilla koristautuneita yksilöitä on arveltu koiraiksi, ja tämä metallinhohtoinen lintu oli yksi niistä.

eoconfuciusornis_sinkkonen
Eoconfusiusornis-naaras. Kuva: Ville Sinkkonen.

Ajatus sukupuolieroista sai vahvistusta tänä vuonna, kun kiinalainen tutkimusryhmä julkaisi uuden, jopa kiinalaisfossiilien mittapuulla poikkeuksellisen hyvin säilyneen Eoconfuciusornis-fossiilin. Tältä pikkulinnulta puuttuvat pyrstösulat, ja sen vatsassa oli rykelmä kehittyviä munia – se siis oli varmasti naaras. Sattumaa tai ei, Eoconfuciusornis-naaras oli myös sangen vaatimattoman värinen. Tutkijat ottivat peräti 16 näytettä eri puolilta fossiilin höyhenpeitettä. Niiden joukossa oli harmaata, mustaa, ruskeaa ja ehkä valkoista – värimaailma kuin harmaan varpusen.

psittacosaurus_sinkkonen
Psittacosaurus eli metsissä,  sen kertoo värikin. Kuva: Ville Sinkkonen.

Väriä suomuihin

Niin niin, toteaa nyt lukija, onhan näistä höyhenekkäistä pikkudinoista jo kuultu. Mutta minkä värisiä olivat isot ja suomuiset dinosaurusmaailman tähdet?

Niitä joudutaan vielä odottelemaan, mutta viime vuonna otettiin taas merkittävä edistysaskel: ensimmäisen suomupeitteisen dinosauruksen väritys saatiin selville. Sekin oli tietenkin kiinalainen. Koirankokoinen sarvinaamainen Psittacosaurus oli suomuinen lukuun ottamatta hännässään olevaa riviä jäykkiä jouhia tai piikkisianpiikkejä, jotka ehkä olivat primitiivisiä höyheniä.

Myös Psittacosauruksen suomuisessa ihossa säilyi melanosomeja, osoitti Bristolin yliopiston Jakob Vinther kollegoineen. Mielenkiintoista oli, että ne olivat tukevasti kiinni suomuissa, kuten nykylintujen koivissa. Liskoilla ja käärmeillä on ihossaan kerroksittaisia kromatoforeja, pigmenttisoluja. Ne pystyvät vaihtamaan väriä liikuttamalla pigmenttejä kromatoforien sisällä. On ajateltu, että linnut ja nisäkkäät ovat kumpikin tahoillaan menettäneet tämän kyvyn, kun niiden ihoa peittämään on kehittynyt tuuhea karva- tai höyhenpeite. Kromatoforien puute on epäsuora viite, että ehkä Psittacosauruskin polveutui kokonaan protohöyhenten höyhenten peittämistä eläimistä – ehkä ensimmäiset dinosaurukset olivat jo höyhenpeitteisiä, kuten viime vuosina monet ovat alkaneet arvella.

Psittacosauruksella oli mustanpuhuva naama, vaalea vatsapuoli ja punaruskea selkäpuoli. Hämmästyttävän hyvinsäilyneessä fossilissa erottuvat sisäreisien pehmeän, suomuttoman ihon poikkijuovat ja hartioiden mustat täplät. Värinsä perusteella Psittacosaurus maastoutui paremmin metsäiseen kuin avoimeen ympäristöön, tutkijat osoittivat – mikä ei ehkä ole yllätys. Fossiili kuuluu Jehol-faunaan, joka eli havumetsien ja kosteikkojen hallitsemassa maisemassa.

Parhaillaan Vinther työskentelee Kanadasta öljyhiekkakaivoksesta sattumalta löytyneen nodosaurin parissa. Upeasti säilynyt fossiili kuului raskaasti panssaroidulle kasvinsyöjädinosaurukselle, joka oli läheistä sukua kuuluisammille ankylosaureille. Dinosauruksen fossiloitunut iho suomuineen ja jopa sen sarvien keratiinitupet ovat säilyneet. Vaikuttaa lupaavasti, että siitä voisi tulla ensimmäinen iso värillinen dinosaurus.

Ratkaisemattomia arvoituksia

punarinta_2
Punarinnan oranssi tulee karotenoideista.

Harmi kyllä melanosomit eivät kerro kaikkea eläimen väristä – kuten voi päätellä jo siitä, etteivät kaikki maailman linnut ole erilaisia harmaan ja ruskean sävyjä. Linnuilla värejä tuottavat melanosomien lisäksi karotenoidit, pöllöillä ja turakoilla porfyriinit, papukaijoilla psittakofulviinit ja pingviineillä spheniskiinit. Niitä tai dinosaurusten aivan omia yhdisteitä ei voida vielä nykyteknologialla jäljittää. Tuntemattomiksi jäävät myös ne rakenteelliset värit, jotka perustuvat pigmenttikerrosten välissä olevien ilmarakojen täsmälliseen kokoon – fossiilit kun ovat kivikerrostumien litistämiä.

Ei ole kuitenkaan mahdotonta, etteikö esimerkiksi punaisesta keltaiseen vaihtelevia karotenoideja voitaisi tulevaisuudessa jäljittää. Ne säilyvät tiettävästi varsin hyvin ainakin hapettomissa oloissa – ja juuri sellaisissa ovat parhaat fossiilit syntyneet. Lisää värejä syntyy pigmenttien ja rakenteellisten värien yhdistelmästä. Esimerkiksi vihreät höyhenet voivat syntyä sinisen rakenteellisen värin ja keltaisen karotenoidipigmentin yhdistelmästä.

Menetelmää voidaan soveltaa myös fossiilisiin nisäkkäisiin. Nisäkkäiden turkin värin määräävät pelkät melanosomit, joten niiden mittaamisen pitäisi olla helppoa lintuihin ja lintudinoihin verrattuna. Myös siipisaurien ruumista peitti pörröinen untuva, ja senkin väri olisi teoriassa mahdollista selvittää. Odottelen innolla!

Muinaisvärit ovat upouusi tieteenala, jonka kaikkia tulevia mahdollisuuksia kukaan tuskin on vielä tullut hurjimmissa haaveissaankaan ajatelleeksi. Nyt meillä on korpinmustia, raitahäntäisiä, ketunpunaisia ja tikankirjavia dinosauruksia, mutta jotain uutta ja jännittävää saattaa ilmestyä tieteellisessä kirjallisuudessa päivänä minä hyvänsä. Elämme kiintoisia aikoja!


Lähteitä ja lisätietoa:

Carney ym. 2012: New evidence on the colour and nature of the isolated Archaeopteryx feather. Nature Communications.

Li ym. 2010: Plumage Color Patterns of an Extinct Dinosaur. Science.

Li ym. 2012: Reconstruction of Microraptor and the Evolution of Iridescent Plumage. Science.

Peteya ym. 2016: The plumage and colouration of an enantiornithine bird from the Early Cretaceous of China. Palaeontology.

Vinther 2015: A guide to the field of palaeo colour. Bioessays.

Vinther ym. 2016: 3D Camouflage in an Ornithischian Dinosaur. Current Biology.

Zhang ym. 2010: Fossilized melanosomes and the colour of Cretaceous
dinosaurs and birds. Nature.

Zheng ym. 2017: Exceptional preservation of soft tissue in a new specimen
of Eoconfuciusornis and its biological implications. National Science Review.

5 vastausta artikkeliin “Värejä miljoonien vuosien takaa”

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google photo

Olet kommentoimassa Google -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggaajaa tykkää tästä: