Quão próximos estão os dinossauros dos pássaros de hoje? Um estudo recente investiga esta questão, investigando como as proteínas nas penas dos dinossauros evoluíram e mudaram ao longo de milhões de anos e em temperaturas extremas. Poderosos raios X produzidos pelo Laboratório Nacional do Acelerador SLAC estão dando aos pesquisadores novos insights sobre a evolução das penas.

Novas pesquisas mostram que a composição proteica das penas dos dinossauros é semelhante à das aves modernas, sugerindo as primeiras origens da química das penas das aves, possivelmente há 125 milhões de anos. O estudo descobriu que a proteína α nas penas fósseis foi provavelmente formada pelo calor durante o processo de fossilização, em vez de existir originalmente. (Concepção artística de penas de dinossauro).

Pesquisas anteriores mostraram que as penas dos dinossauros continham proteínas que as tornavam menos rígidas do que as penas das aves modernas. Agora, pesquisadores da University College Cork (UCC), da fonte de luz de radiação síncrotron de Stanford (SSRL) do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia e de outras instituições descobriram que a composição proteica original das penas dos dinossauros era muito semelhante à das penas das aves modernas.

Este resultado significa que a composição química das penas das aves atuais pode ter surgido muito antes do que se pensava, possivelmente já há 125 milhões de anos.

“É realmente emocionante descobrir novas semelhanças entre dinossauros e aves”, disse Tiffany Slater, paleontóloga da UCC e primeira autora do novo estudo. "Usando raios X e luz infravermelha, descobrimos que as penas do dinossauro Sinornithosaurus continham grandes quantidades de proteína beta, assim como as penas das aves de hoje. Esta descoberta valida a nossa hipótese de que as aves dinossauros tinham penas rígidas - tal como as aves modernas."

A chave é a combinação de proteínas. Testes anteriores em penas de dinossauros descobriram que as penas de dinossauros continham principalmente alfa-queratina, uma proteína que torna as penas menos rígidas, enquanto as penas das aves modernas são ricas em beta-queratina, uma proteína que aumenta a capacidade de voar das penas. Ainda assim, os investigadores queriam saber se a diferença refletia a verdadeira química das penas durante a vida ou se era um artefacto do processo de fossilização.

Para descobrir, Slater e a paleontóloga da UCC Maria McNamara, trabalhando com cientistas do SSRL, analisaram penas de dinossauros Sinornithosaurus de 125 milhões de anos e do pássaro primitivo Confuciusornis, bem como uma pena de 50 milhões de anos dos Estados Unidos.

Para detectar proteínas nas penas antigas, os investigadores expuseram os fósseis aos poderosos raios X do SSRL, que podem mostrar se os principais componentes das proteínas beta estão presentes. O cientista do SSRL, Sam Webb, diz que isso ajuda os pesquisadores a determinar se a proteína beta em uma amostra ainda está em seu estado “nativo” ou mudou ao longo do tempo, e como essa mudança ocorre quimicamente.

Weber disse que a equipe também conduziu experimentos separados simulando as temperaturas às quais os fósseis foram expostos ao longo do tempo. Estas experiências sugerem que a proteína alfa no fóssil pode ter sido formada durante a fossilização, em vez de fazer parte do processo de vida da pena.

A análise mostrou que, embora algumas penas fósseis contenham grandes quantidades de proteína α, provavelmente não estavam lá originalmente, mas desenvolveram-se ao longo do tempo. Eles foram formados porque os fósseis experimentaram calor intenso.

“As nossas experiências ajudam a explicar porque é que esta estranha diferença química é o resultado da degradação das proteínas durante a fossilização”, disse Slater. “Portanto, embora algumas penas de dinossauros retenham vestígios da proteína beta original, outras penas fósseis contêm proteínas alfa que foram formadas durante a fossilização”.

“A composição da proteína bruta pode mudar ao longo do tempo, um aspecto muitas vezes esquecido quando se estudam biomarcadores profundos”, disse Weber. "Comparar nossos resultados de espectroscopia de raios X com medições laboratoriais adicionais de amostras de penas aquecidas experimentalmente ajuda a calibrar nossas descobertas."

Maria McNamara, autora sénior do estudo, disse: "Traços de biomoléculas antigas podem claramente sobreviver durante milhões de anos, mas não se pode ler o registo fóssil literalmente porque mesmo o tecido fóssil aparentemente bem preservado foi cozinhado e esmagado durante a fossilização. Estamos a desenvolver novas ferramentas para compreender o que aconteceu durante a fossilização e desvendar os segredos químicos dos fósseis irá fornecer-nos novas e emocionantes informações sobre a evolução."