Geoscience Research Institute
Un Lugar para la Historia de la Tierra y la Vida

¡Descubrimiento sensacional: Tejidos blandos y elásticos de dinosaurios!

Roberto E. Biaggi, PhD

Profesor de Ciencias Naturales, Universidad Adventista del Plata (UAP)

Instituto de Investigaciones en Geociencia, UAP

 

Un Descubrimiento Sorprendente

El descubrimiento de tejidos blandos en huesos de dinosaurios fue considerado por la revista Discover[1] la sexta noticia científica más importante del año 2005. El descubrimiento, que conmovió a la comunidad científica internacional, sin duda se puede calificar como altamente significativo, inesperado y además controvertido.

Los resultados de la investigación de la Dra. Mary H. Schweitzer, anteriormente en Montana State University y actualmente en North Carolina State University, y sus colegas, fueron publicados por la revista Science.[2]

El equipo de investigación de Schweitzer encontró en varios huesos de dinosaurios lo que parecen ser vasos sanguíneos que incluso son flexibles y elásticos, algunas microestructuras rojas y marrones que se asemejan a células sanguíneas y además lo que parecen ser osteocitos, células que depositan minerales en los huesos. Todas las estructuras encontradas son prácticamente idénticas a las de organismos modernos.

Estos resultados eran realmente inesperados, especialmente porque, como dice Schweitzer, “[L]a idea es que en huesos de dinosaurios, todas las sustancias orgánicas han desaparecido y han sido reemplazadas por minerales.”[3] Ahora, frente a la posibilidad real de haber encontrado restos orgánicos preservados, se presentan posibilidades realmente inusitadas. “Si tenemos tejidos que no se han fosilizado, entonces potencialmente podemos extraer ADN,” dice Lawrence Witmer, un paleontólogo del Ohio University College of Osteopathic Medicine.[4] Y no solo ADN, sino además otras moléculas orgánicas. [Esto forma parte de un campo relativamente nuevo de investigación paleontológica, la paleontología molecular. Sobre los últimos avances en esta disciplina habremos de informar en un próximo número].

También se trata de un descubrimiento controvertido. Horner, uno de los autores y conocido paleontólogo de dinosaurios, predijo que la publicación generaría controversia: “Será controvertido debido a las preconcepciones sobre qué cosas pueden y no pueden ser conservadas durante largos períodos de tiempo.” Y añadió, “Siempre se ha pensado que las células no podían conservarse como fósiles, sin embargo no existía ninguna evidencia para apoyar esas ideas, excepto el hecho de que hasta ahora nadie había encontrado dicha conservación celular.”[5]

Existen varias localidades alrededor del mundo que son consideradas Konservat-Lagerstätten, un término que significa un estrato bonanza o una veta excepcional, y que se aplica a biotas fósiles de una conservación exquisita y excepcional. Conocemos muchos ejemplos alrededor del mundo de restos de organismos fosilizados en forma espectacular, incluyendo sus tejidos blandos, sin embargo la mayoría de éstos han sido fosilizados por procesos de mineralización o carbonización y los componentes orgánicos originales han sido reemplazados por diversos minerales.

Cráneo de Tyrannosaurus rex.

¿Vasos Sanguíneos Fosilizados?

El descubrimiento de tejidos orgánicos blandos fosilizados abre una ventana de nuevas posibilidades en las investigaciones paleontológicas. Como lo expresaba la prestigiosa revista Nature al anunciar el descubrimiento,[6] este descubrimiento podría revelar detalles de la biología interna de los huesos de dinosaurios, y sugiere la posibilidad de que otros vertebrados fósiles también puedan contener tejidos blandos conservados en su interior.

Como se darán cuenta los lectores, este hallazgo cobra real significado en relación con la edad de los restos de dinosaurios (y, por añadido, de la columna geológica). ¿Cuál es la edad real de estos restos fósiles? ¿Será que los restos de tejidos orgánicos blandos pueden permanecer conservados durante millones de años? ¿Podría ser esta una evidencia de que los restos de dinosaurios fósiles en realidad no son tan antiguos como dicen los paleontólogos? Varios individuos y organizaciones han utilizado estos resultados para defender o apoyar sus diferentes puntos de vista sobre la formación de los fósiles y su edad. El lector podrá encontrar discusiones en relación a este debate en varios sitios en Internet.[7]

Para Schweitzer, este descubrimiento es el fruto de muchos años de investigación con restos de dinosaurios. Su primer contacto con algo realmente sorprendente fue en 1991 siendo estudiante de postgrado en el Museum of the Rockies de Montana State University. Investigando un corte fino de hueso de Tyrannosaurus rex (T. rex.) bajo el microscopio (restos descubiertos en 1990, en la formación Hell Creek del este de Montana), observó una serie de estructuras peculiares, que parecían glóbulos rojos en vasos sanguíneos. “Se me puso la piel de gallina…. era exactamente como estar mirando un corte de hueso moderno. Pero por supuesto, no lo podía creer. Le dije al técnico de laboratorio: ‘Después de todo, los huesos tienen una edad de 65 millones de años. ¿Cómo puede ser que las células sanguíneas sobrevivan tanto tiempo?'”[8]

Este hallazgo llevó a una serie de investigaciones que culminaron con un trabajo publicado en 1997 por Schweitzer y varios colegas, en el que se describía la existencia de compuestos conteniendo Heme y/o productos de la degradación de Hemoglobina en los restos óseos de T. rex.[9]

Desde entonces, Schweitzer se ha involucrado en varios estudios relacionados con la conservación de moléculas orgánicas y tejidos musculares, óseos, restos de cáscaras de huevos y de estructuras de posibles plumas. Sin embargo volvió a estudiar restos óseos fósiles, ahora de un T. rex descubierto recientemente en Montana en el año 2000, en la base de la misma formación geológica Hell Creek (Cretácico), en una región muy prolífica que en los últimos cuatro años ha producido 31 dinosaurios.[10]

Los restos de huesos desarticulados, corresponden a un tiranosaurio de aproximadamente 18 años de edad (en base al tamaño del fémur y las líneas de crecimiento óseo), denominado B. rex, en honor a Bob Harmon, preparador en jefe de paleontología en el Museum of the Rockies, quien los descubriera en una arenisca no muy cementada. “Justo estaba buscando restos de dinosaurios y en realidad me había detenido para almorzar al borde de una enorme barranca de unos 20 m, cuando me di vuelta y al mirar hacia atrás vi que uno de los huesos del pie de un T. rex sobresalía de la pared,” dice Harmon. “Subí un poco y pude ver algunos otros huesos que sobresalían también.” El equipo de Montana State University (MSU) pasó tres veranos para excavar y desenterrar los restos algo rotos y comprimidos pero con una preservación excelente.

Durante la excavación y la preparación de los huesos no se agregaron preservativos químicos a los fragmentos internos del femur y estos restos se reservaron para los análisis químicos. Además del hueso compacto denso típico de terópodos también contenía regiones de tejido óseo inusual en la superficie endóstea. Por medio de un proceso de desmineralización con diversas soluciones químicas se logró remover la fase mineral que permitió la detección de un tejido vascular flexible que mostraba elasticidad y capacidad de recuperación. En algunos casos este material se podía estirar repetidamente. Además los investigadores sometieron fragmentos de este material a varios ciclos de hidratación y deshidratación y aún retuvieron su elasticidad. Schweitzer dice que este resultado fue totalmente sorprendente, no lo podía creer hasta que lo repitieron varias veces.[11]

Luego del proceso de desmineralización se obtuvieron los siguientes resultados:

  1. Algunas regiones óseas eran altamente fibrosas.
  2. Existencia de canales vasculares paralelos con bifurcaciones; características en la superficie los permiten correlacionarlos con los canales de Volkmann en tejidos modernos.
  3. Se desprendieron conductos vasculares de tejidos blandos y transparentes de la matriz ósea. Estos vasos son flexibles, dúctiles y translúcidos y se ramifican tal como en los actuales.
  4. Muchos de los vasos contienen pequeñas microestructuras redondas que varían de color rojo intenso a un marrón oscuro, y son consistentes con núcleos de células endoteliales.
  5. Microestructuras alargadas entre la matriz fibrosa, con múltiples proyecciones (virtualmente idénticas a osteocitos de hueso de avestruz) y posiblemente con núcleos.

También se obtuvieron una cantidad de datos como corroboración adicional:

  1. Los mismos vasos o conductos vasculares se encontraron en otros dos especimenes de Tiranosaurio.
  2. Se encontraron estructuras similares a osteocitos en otros tres dinosaurios: dos tiranosaurios y un hadrosauro.
  3. Estudios microscópicos y de microscopio electrónico de barrido revelaron idénticas estructuras tanto en los restos fósiles como en restos de avestruz.
  4. Se obtuvieron reacciones antigénicas a fragmentos proteicos.

Esqueleto de Tyrannosaurus rex en exposición en el Dinosaur National Monument, Utah, Estados Unidos.

Aunque los autores se expresan con mucha reserva (por ej. no declaran claramente si las estructuras son similares a células), los datos parecen indicar que realmente no solo se han encontrado vasos sanguíneos y varios tipos de microestructuras que tienen morfologías celulares, sino que además poseen características que muestran que algunos tejidos blandos de dinosaurios han conservado incluso algo de su flexibilidad y elasticidad originales.[12]

También es cierto que anteriormente otros investigadores habían descrito estructuras histológicas muy bien preservadas en dinosaurios que incluso han retenido información molecular, incluyendo osteocitos y vasos sanguíneos. Sin embargo el trabajo de Schweitzer es el primero en mostrar que las estructuras conservadas todavía tienen flexibilidad, ductilidad, sus cavidades internas, y su carácter tridimensional, características originales del material orgánico. Esto es realmente significativo, especialmente si pensamos que de acuerdo con los métodos de datación actuales, estos restos tendrían una edad de aproximadamente 68 millones de años.

Para los autores los datos indican que esta conservación morfológica excepcional en algunos especimenes de dinosaurios puede extenderse al nivel celular y aún más allá. Y si así fuera, proponen entonces que la metodología usada en esta serie de estudios puede llegar a ser muy valiosa para dilucidar los microambientes y procesos de conservación, así como entender las interacciones biogeoquímicas a nivel microscópico y molecular que llevan a la fosilización.

Múltiples Hallazgos

La excelente conservación de los tejidos en estos restos de dinosaurio llevó a Schweitzer y a sus colegas a publicar más tarde en la revista Science un nuevo descubrimiento, la presencia de tejidos óseos en las cavidades de la médula ósea de un fémur de Tiranosaurio, que hipoteticamente serían homólogos al hueso medular derivado del endostio, un tejido especializado único de las aves hembras.[13] Los autores sugieren que la presencia de este tipo de tejido óseo medular en los tiranosaurios refuerza la idea de que los dinosaurios y las aves están emparentados (un aspecto particular de la teoría de la evolución en los vertebrados). Mucho más sólida es la inferencia que los dos grupos de organismos tenían estrategias reproductivas similares. Los autores creen que este nuevo descubrimiento proveería una manera objetiva de determinar el sexo en los dinosaurios fósiles.

Comentando sobre los hallazgos de Schweitzer y colegas, algunos han cuestionado que realmente fueran tejidos elásticos originales, vasos sanguíneos y células de material orgánico original que se hubiesen conservado. Sin embargo en una reciente reunión anual de la AAAS (American Association for the Advancement of Science) en el mes de febrero de 2006 en St. Louis, Missouri, Schweitzer presentó nuevos datos sobre el progreso de su equipo en estas investigaciones.[14]

En su presentación titulada “La tafonomía de tejidos blandos de dinosaurios y sus implicaciones,”[15] dentro del simposio “Nuevos abordajes en la investigación paleontológica” que organizó junto al Dr. Jack Horner, mostró que esos resultados se han repetido en más de una docena de especimenes de dinosaurios fósiles. Estos autores también proponen que los componentes de tejidos blandos de huesos pueden persistir en muchos otros animales y en restos de una variedad de edades y ambientes. Uno de los hallazgos es de de un mamut fósil cuyos vasos sanguíneos contenían células sin núcleo como los glóbulos rojos. La mayoría de las estructuras encontradas son prácticamente idénticas a las de los animales modernos.

Uno de los objetivos centrales de estas investigaciones es explicar el fenómeno de la conservación de estas estructuras. Nuevos datos sugieren que la clave podría estar en el contenido de hierro de las proteínas de la sangre y de los músculos, la hemoglobina y la mioglobina. Los investigadores suponen que el hierro y otros metales pueden desencadenar la formación de radicales libres que a su vez inducen la formación de ciertos polímeros que facilitan la conservación de los restos celulares.

Los Fósiles de Tejido Blando y el Tiempo Geológico

Una de las implicaciones más interesantes tiene que ver con la durabilidad de los restos orgánicos. Tradicionalmente se ha asumido que los procesos que resultan en la fosilización progresan a través del sepultamiento de los organismos, la destrucción del material orgánico original y el subsecuente reemplazo del material orgánico por minerales. Más recientemente algunos estudios forenses e investigaciones bioquímicas han sugerido que la degradación los tejidos blandos y las células, así como sus componentes biomoleculares, ocurre después de la muerte en un tiempo de semanas a décadas, con algunos fragmentos moleculares muy resistentes que podrían sobrevivir hasta un máximo de 100,000 años.[16] Ahora con estos nuevos descubrimientos parece que las moléculas y estructuras orgánicas pudiesen persistir por mucho más tiempo (millones de años por ejemplo en el caso de dinosaurios) en la escala de tiempo geológico.

Sin embargo hay que tener cautela con las inferencias y conclusiones que se puedan hacer a partir de estos experimentos. Por un lado hay que tener en cuenta que se están usando edades calculadas sobre los estratos que contienen los fósiles. Por otro lado, no se puede argumentar que porque estas estructuras “parezcan” tan “frescas” y “elásticas” como las de organismos actuales, eso sea una consecuencia directa de que no ha pasado mucho tiempo. Justamente los procesos especiales de momificación permitieron la preservación prácticamente intacta de muchos restos orgánicos por mucho tiempo. Podría ser que ciertos procesos “sellen” y protejan las moléculas orgánicas para impedir su futura degradación y destrucción. Pero por cuánto tiempo es difícil de calcular.  Siendo que justamente la conservación molecular depende de diversas condiciones la estabilidad molecular ha sido muy difícil de predecir.

Estos hallazgos, realmente espectaculares y sorprendentes, nos permiten conocer más y mejor la naturaleza de estos organismos extintos, y aportan valiosos datos para un mejor entendimiento de la historia de los seres vivos sobre la tierra. Puesto que hasta ahora ha sido muy difícil calcular la estabilidad de las moléculas y estructuras orgánicas y en vista a los nuevos descubrimientos sobre la conservación de restos fósiles, sería imprudente hacer determinaciones sobre la edad de estos restos. Solamente cuando podamos determinar independientemente la vida media de los diversos tipos de moléculas orgánicas, estaremos en mejores condiciones de hacer conclusiones sobre la antigüedad de estos fósiles tan bien conservados.

REFERENCIAS

[1] Discover, Enero 2006, Vol. 27 No.1.

[2] Schweitzer, M.H., J.L. Wittmeyer, J.R. Horner, J.K. Toporski, 2005, Soft-Tissue Vessels and Cellular Preservation in Tyrannosaurus rex, Science 307(5717), p.1952-1955.

[3] Kleeman, E. 2006, Fresh Meat: T. rex Bone Yields Solft Tissue But No DNA, Discover Vol. 27, No.1 (January 2006, Ancient Life).

[4] Stokstad, E., 2005,  News of the Week: Tyrannosaurus rex Soft Tissue Raises Tantalizing Prospects. Science 307 (5717) 25 Mar 2005, p.1852.

[5] Boswell, E., 2005, Montana T. rex yields next big discovery in dinosaur paleontology, MSU (Montana State University) News, 24 March, 2005.

[6] Lockwood, D. 2005. Flexible fossil shows tyrannosaur’s softer side. Nature News Online, 24 March 2005.

[7] Para una discusión sobre las diferentes cuestiones y como los datos e interpretaciones han sido utilizados, vea Hurd, G.S., 2005, Dino Blood Redux, http://www.talkorigins.org/faqs/dinosaur/flesh.html, (visitado el 01 de Mayo 2006), y con enlaces a otros artículos relacionados.

[8] Morell, V., 1993, Dino DNA: The Hunt and the Hype, Science 261, p. 160-162.

[9] Schweitzer, M.H., M. Marshall, K. Carron, D. Scott Bohle, S.C. Busse, E.V. Arnold, D. Barnard, J.R. Horner, J.R. Starkey, 1997, Heme compounds in dinosaur trabecular bone, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 94, p. 6291-6296.

[10] Boswell, 2005.

[11] Discover, Enero 2006.

[12] Discover, Enero 2006.

[13] Schweitzer, M.H., J.L. Wittmeyer, J.R. Horner, 2005, Gender-Specific Reproductive Tissue in Ratites and Tyrannosaurus rex, Science 308(5727), p. 1456-1460 (3 June 2005).

[14] Norris, S., 2006, Many Dino Fossils Could Have Soft Tissue Inside, National Geographic News (online), 22 February 2006.

[15] Schweitzer, M.H., J.L. Wittmeyer, 2006, Dinosaurian Soft Tissue Taphonomy and Implications, 2006 AAAS Annual Meeting, Abstracts with Programs (February 2006).

[16] Schweitzer, M.H. y J.L.Wittmeyer, 2006.

 

Salmos 1:1