Czy kości dinozaurów zamieniają się w kamień?

Oto Stan, jeden z największych i najbardziej kompletnych skamielin szkieletu Tyranosaurusa rexa. Zdjęcie: AP Photo/Mary Altaffer, File

Naukowcy wykopali już gigantyczne ilości kości pochodzących od dinozaurów, ichtiozaurów, mamutów oraz innych wymarłych zwierząt.

Szkielety dinozaurów były zakopane w ziemi przez wiele milionów lat.

Co stało się z tkanką kostną przez ten czas? Czy znajdziemy w niej coś z prawdziwej, oryginalnej kości? A może szkielet zamienił się w kamień? Co jeśli to po prostu kamień?

Lene Liebe Delsett jest paleontolożką. Bada zwierzęta, które żyły na Ziemi dawno temu. Była zaangażowana w wykopaliska szkieletów ichtiozaurów i plezjozaurów sprzed 150 milionów lat na Svalbardzie.

Uszczelnione otwory

Delsett twierdzi, że ilość pierwotnej kości pozostająca w  skamieniałych kościach jest różna. „My, paleontolodzy, nie przepadamy za słowem petryfikacja. Trochę dlatego, że kamień to dość nieprecyzyjne słowo, a czasami zostaje zachowany oryginalny materiał”. Można znaleźć skamieniałe kości, które mają zawartość tego samego materiału, co za życia zwierzęcia. Ale często ubytki wewnątrz kości będą wypełnione innymi substancjami.

„Szkielety mają w sobie różne wgłębienia. Wewnątrz jam znajdowały się naczynia krwionośne, tłuszcz, nerwy i inne rzeczy występujące u żywego zwierzęcia”.

Naczynia krwionośne i nerwy gniją, gdy kości leżą w ziemi.

„Kiedy szkielet leży w ziemi, może przez niego przepływać woda. Następnie w ubytkach pozostają minerały lub inne rzeczy. Dość często zdarza się, że kości kopalne składają się z normalnego materiału szkieletowego, ale ubytki są ponownie wypełniane - mówi Delsett – kość staje się gęstsza i cięższa niż w rzeczywistości”. Nie jest prawdą, że wszystkie kości dinozaurów przemieniły się w kamień. Jak wynika z artykułu w The Conversation, większość pierwotnego minerału kostnego, fosforanu wapnia, została zachowana.

Otwory w skamieniałych kościach często wypełniają się minerałami. Zdjęcie: whisnu.adi / Shutterstock / NTB

Wymiana materiału przy zachowaniu kształtu

Inną możliwością jest to, że tkanka kostna w kości zostaje z czasem całkowicie zastąpiona innymi substancjami. „Wtedy być może zachowa swój kształt, ale będzie się składać z innych substancji” - mówi Delsett. Wykonując badania chemiczne takiej kości można zobaczyć, że kość nie składa się z substancji zazwyczaj znajdujących się w szkieletach. Składa się z czegoś innego. „Jest to możliwe tylko wtedy, gdy skamielina jest wiekowa” - mówi Delsett. 

Zdarza się to w przypadku kości dinozaurów, które leżą w ziemi być może od 100 milionów lat. „Wtedy przychodzi czas na takie powolne procesy, w których substancje wymieniane są bardzo mozolnie”. Czasami kości odciskały się w ziemi. Działa to trochę jak pleśń. Kości gniją, ale sam wycisk nie jest wypełniony.

Zatem z pierwotnego szkieletu nie pozostaje nic. Ale odcisk może nam powiedzieć, jak wyglądało zwierzę. To, z czego składa się skamieniała kość, zależy od tego, ile ma lat, gdzie się znajdowała i co się wokół niej wydarzyło.

Stałe postępy

Im młodsza kość, tym większa szansa na znalezienie w niej większej ilości pierwotnych substancji. Można nawet znaleźć pozostałości komórek i DNA.

Komórki i DNA często ulegają szybkiemu zniszczeniu w glebie.

Rekord dotyczący najstarszego znalezionego DNA wynosi dwa miliony lat. Norwescy badacze wzięli udział w badaniu na ten temat w 2022 roku.

„Granice tego, co można znaleźć w starych kościach, stale się przesuwają" - mówi Delsett. W ostatnich latach wiele wydarzyło się zarówno w zakresie rozwoju promieni rentgenowskich, jak i mikroskopów. „Lepsza technologia obrazowania i inne metody umożliwiły ludziom znalezienie struktur i tkanek organicznych w bardzo starych skamielinach, o których istnieniu nie wiedzieliśmy”.

Tkanka organiczna to budulec, z którego zbudowane są żywe organizmy.

Detale w skórze i kościach

Całkiem nowym zjawiskiem są badania nad kolorem dinozaurów. „W ciągu ostatnich 10-15 lat zaczęliśmy opracowywać wystarczająco dobrą technologię obrazowania, dzięki której możemy zobaczyć określone komórki związane z pigmentami” - opowiada Delsett.

Pigmenty to substancje nadające zwierzętom różne kolory. Te same pigmenty sprawiają, że ​​ludzie mają różne kolory skóry. Naukowcy przyjrzeli się mikroskopijnym kształtom piór dinozaurów, które mogą pomóc określić kolor. „To samo tyczy się skóry. Pracuję nad ichtiozaurami. To jeden z przykładów starodawnych zwierząt ze skórą. Dzięki nowym mikroskopom możemy zobaczyć więcej szczegółów w skórze”.

Czasami naukowcy uważają, że znaleźli pozostałości komórek w skamieniałościach dinozaurów. Czy coś faktycznie zachowało się z pierwotnych komórek, czy też po prostu kształt został zachowany, a następnie zastąpiony innymi substancjami?

„Nie zawsze jest to takie łatwe do określenia" - twierdzi Delsett. Ten temat wywołuje dyskusje.

„Kiedy naukowcy mówią, że odkryli rzeczy aż na poziomie komórkowym, może to być prawdą, jednak czasami dowiadujemy się, że materiał ten został zastąpiony innymi substancjami, lub że są to po prostu odciski w kamieniu”.

Wgłębienie po komórkach

Delsett sama badała najdrobniejsze szczegóły starożytnych kości. Używa cienkich plasterków kości i ogląda je pod mikroskopem.

„Wewnątrz tkanki kostnej możemy zobaczyć małe struktury w kolorze czarnym. Wyglądają jak małe czarne stworzenia z ramionami rozłożonymi na wszystkie strony. To właśnie tam przebywała wcześniej komórka kostna. Ramiona wyciągnięte na wszystkie strony wynikają z faktu, że komórki w pewien sposób porozumiewały się ze sobą nawzajem. Wtedy widzimy dokładnie, jak wyglądała komórka kostna, możemy zobaczyć jej kształt. Ale w tym przypadku sama komórka zniknęła i została zastąpiona jakimś minerałem”.

Różne typy skamielin

Większość zwierząt, które umierają, nie staje się skamieniałościami. Zostają zjedzone lub gniją. Substancje, z których zostały zbudowane, powracają do obiegu w przyrodzie.

Czasami może powstać skamielina. „W szczególności dwie rzeczy dają zwierzęciu większe szanse na zachowanie się w formie skamieniałości:  miejsce, w którym znajduje się ciało, zawiera mało tlenu i szybko zostaje ono przykryte inną masą” -  mówi Delsett.

Na przykład zwierzę mogło po śmierci zapaść się w glinę lub podczas burzy piaskowej jego zwłoki szybko przykrył piasek. Zwykle w postaci skamieniałości zachowały się twarde części zwierzęcia: kości i zęby lub łuski i muszle zwierząt morskich. Czasami badacze znajdują także tak zwane tkanki miękkie, takie jak futro i skóra.

Skamieniałości to nie tylko szkielety dużych zwierząt. Istnieje wiele rodzajów skamieniałości. Rośliny, owady, muszle, zwierzęta morskie, bakterie, a czasem grzyby również można zachować w postaci skamieniałości.

Skamieniałości dzieli się zwykle na dwie grupy: skamieniałości ciała i skamieniałości śladowe. Skamieniałości ciała to pozostałości samego zwierzęcia lub rośliny. Skamieniałości śladowe to to, co zwierzę pozostawiło po sobie. Mogą to być ślady stóp, gniazda, odchody lub wymioty.