Los pterosaurios eran reptiles voladores que se alimentaban de peces y calamares
Hace más de 100 millones de años, un reptil volador llamado pterosaurio sobrevolaba los océanos cazando calamares y peces.
Mucho más recientemente, se descubrió en Brasil uno de los huesos de su ala, transformado a lo largo de los eones en un fósil compuesto por una compleja mezcla de diferentes sustancias químicas y minerales.
"En una nueva investigación, mis colegas y yo descubrimos que el hueso fósil aún guarda secretos de la vida de la criatura, incluidas las estructuras microscópicas internas de sus huesos y rastros moleculares de su biología y dieta", dice Kliti Grice, Profesora Distinguida John Curtin de Geoquímica Orgánica e Isótopos de la Universidad Curtin.
Un tesoro fósil de Brasil
El fósil proviene de la Formación Romualdo, en la Cuenca de Araripe, al noreste de Brasil, uno de los yacimientos fósiles más espectaculares del mundo. En este yacimiento se han encontrado peces, tortugas, parientes de los cocodrilos y pterosaurios exquisitamente conservados.
Muchos fósiles de la Formación Romualdo se conservan dentro de nódulos de roca redondeados conocidos como concreciones carbonatadas. Estas estructuras minerales se forman poco después del entierro, sellando efectivamente los restos del medio ambiente. Piensa en ellos como cápsulas del tiempo naturales.
El fósil es un hueso hueco del ala, o falange. Los huesos de los pterosaurios eran delgados y ligeros para facilitar el vuelo, por lo que rara vez se conservan con tanto detalle.
Mediante tomografía computarizada de alta resolución, se examinó el interior del hueso sin fracturarlo. Las imágenes revelaron capas de minerales con diferentes densidades que llenaban la cavidad, evidencia de una compleja secuencia de procesos químicos que preservaron el hueso. También se utilizaron otros métodos para identificar los minerales.
Imagen derecha: Mineralización en múltiples etapas y preservación de biomarcadores en un hueso de pterosaurio de 113 millones de años mediante cambios redox en la diagénesis. Grice et al.
Los microbios contribuyeron a la descomposición y la preservación
La excepcional conservación del fósil pudo haber comenzado con su descomposición. A medida que el cuerpo del pterosaurio se descomponía en el antiguo lecho marino, los microbios degradaron los tejidos y alteraron la composición química del sedimento. Estos cambios desencadenaron la rápida formación de minerales de fosfato.
Un mineral en particular, llamado fluorapatita, se formó dentro y alrededor del hueso, estabilizando delicadas estructuras antes de que se perdieran. Bajo el microscopio, aún se pudo observar canales microscópicos que alguna vez transportaron nutrientes a través del tejido vivo.
El análisis mineral reveló indicios de actividad microbiana. Los investigadores detectaron barita y celestita, minerales asociados a bacterias que utilizan azufre. Estos microorganismos impulsaron reacciones químicas que contribuyeron a crear las condiciones necesarias para la preservación.
En otras palabras, los antiguos microbios no solo descomponían el cuerpo, sino que también contribuían a su preservación para la ciencia.
Una bóveda mineral para moléculas antiguas
Tras la estabilización del hueso por los primeros minerales fosfáticos, se formó gradualmente una secuencia de capas de calcita en su interior y alrededor. Estas capas derivaban principalmente del carbono liberado durante la descomposición del tejido graso.
Primero, se formó una fina capa de calcita de grano fino a lo largo de la superficie del hueso, seguida de una segunda, de grano ligeramente más grueso. Durante un período más largo, se formaron cristales de calcita más grandes que finalmente llenaron la cavidad ósea.
Imagen: Una vista microscópica de una sección del fósil de pterosaurio muestra su recubrimiento de carbono oscuro y capas minerales. Grice et al.
El análisis reveló que esta calcita presentaba bajos niveles del isótopo carbono-13, lo que indica que provenía en parte de fuentes de carbono orgánico, como lípidos grasos y material óseo residual. En contraste, cualquier materia orgánica restante en el hueso parece tener niveles relativamente altos de carbono-13.
La barrera mineral multicapa actuó como una bóveda geológica, protegiendo las delicadas estructuras y los compuestos orgánicos atrapados en el hueso de la degradación química durante millones de años. Esta protección permitió que sobrevivieran rastros moleculares como biomarcadores de esteroides y patrones de fibras de colágeno, lo que brinda una oportunidad única para conocer la biología y la dieta de este antiguo reptil volador.
Huellas moleculares de vida antigua
Dentro de esta estructura mineralizada, los científicos detectaron huellas moleculares de vida llamadas esteranos, que se derivan de lípidos esteroideos presentes en las células vivas. "Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que se reportan biomarcadores esteroideos en un fósil de pterosaurio", dice Grice.
Aún más interesante, estas moléculas contienen pistas sobre su dieta. El análisis de isótopos de carbono de compuestos derivados del colesterol sugiere que este pterosaurio probablemente se alimentaba de peces o animales marinos parecidos a los calamares, lo cual coincide con lo que cabría esperar de la forma de sus dientes y cráneo.
El fósil también conserva estructuras microscópicas que se asemejan a fibras de colágeno, la estructura proteica que fortalece los huesos. Aunque han sido alterados químicamente a lo largo de millones de años, los patrones de las fibras siguen siendo visibles y se parecen a los que se ven en las aves modernas, que son parientes lejanos de los pterosaurios.
Imagen: Modelos tridimensionales de la falange parcial del ala de un pterosaurio anhangúrido (MPSC R 1395) y su concreción y mineralización interna asociadas. Grice et al.
Leyendo los fósiles de nuevas maneras
Esto está transformando la forma en que se estudian los fósiles. En lugar de examinar únicamente la forma de los huesos, ahora también podemos recuperar huellas químicas y moleculares.
Comprender cómo se forman estos excepcionales fósiles podría ayudar a identificar otros especímenes capaces de preservar antiguas biomoléculas. En términos más generales, los hallazgos demuestran que, en las condiciones adecuadas, los vestigios moleculares de la vida pueden sobrevivir durante más de 100 millones de años.
Incluso después de millones y millones de años, la vida antigua puede dejar rastros químicos que esperan ser descubiertos. A medida que avanzan las técnicas analíticas y se comprenden mejor los mecanismos de preservación inusuales, aumenta el potencial para recuperar información previamente inaccesible.
En el futuro, incluso podríamos detectar fragmentos de ADN antiguo u otros restos moleculares en fósiles excepcionalmente bien conservados, incluidos los de dinosaurios y pterosaurios.
La investigación ha sido publicada en iScience: Multi-staged mineralization and biomarker preservation in a 113-million-year-old pterosaur bone via redox shifts in diagenesis
Este artículo de Kliti Grice se reproduce desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original en inglés: Microbes destroyed an ancient pterosaur’s wingbone, then preserved it for 100 million years.
