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A crista ruiva do dinossauro Anchiornis

Em 2010, na Science, Quanguo Li leu o pigmento de 29 pontos de um fóssil de 160 milhões de anos e pintou o bicho inteiro.

Anchiornis de crista ruiva num galho do Jurássico

Em 2010, o paleontólogo Quanguo Li, do Museu de História Natural de Pequim, publicou na revista Science a cor de um dinossauro de 160 milhões de anos: corpo cinza e preto, asas brancas com pontas pretas e uma crista castanho-avermelhada no alto da cabeça.

O animal é o Anchiornis huxleyi. O primeiro nome quer dizer “quase ave”, em grego; o segundo homenageia o naturalista inglês Thomas Henry Huxley, que em 1868 defendeu o parentesco entre aves e dinossauros. Era um bicho do tamanho de um pombo, com penas compridas nos braços e também nas pernas.

Até ali, toda cor de dinossauro em museu, livro ou filme saía da imaginação de um ilustrador. Quase sempre vinha copiada de lagartos e crocodilos: verdes, marrons, cinzentos, sem desenho nenhum. No filme Jurassic Park, de 1993, os velocirraptores ainda apareceram de pele escamosa e cor de lagarto.

O fóssil que mudou o quadro está guardado no próprio museu de Pequim. É uma placa de rocha clara com o esqueleto achatado e um halo escuro de penas em volta, vindo das rochas de Liaoning, no nordeste da China.

Para o artigo de 2010, a equipe de Li tirou lascas minúsculas de 29 pontos dessa placa, da crista da cabeça às penas dos pés. Nenhuma das lascas mostrava cor a olho nu: o halo de penas é uma mancha escura uniforme, e o pigmento original se desfez há milhões de anos.

Mesmo assim, o resultado veio cheio de desenho, e cada tom da reconstrução saiu de uma medida feita ao microscópio, sem palpite de pincel. O rosto saiu salpicado de pintas ruivas. Nas asas e nas pernas, cada pena branca terminava numa ponta preta, e as fileiras dessas pontas formavam pintas escuras sobre o fundo claro.

Ler uma cor numa pedra sem cor exige entender como uma ave viva fabrica o preto e o ruivo dentro da pena. A explicação começa numa célula da pele.

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I  O Mecanismo

Cápsulas de pigmento dentro da pena

Em toda ave viva, o preto, o cinza e o ruivo de uma pena nascem nos melanócitos (células da pele que fabricam pigmento). Elas produzem melanina, o mesmo pigmento da pele e do cabelo humanos, dentro de melanossomos (cápsulas microscópicas que guardam o pigmento) e injetam essas cápsulas na pena enquanto ela cresce.

Há dois tipos principais. A eumelanina (o pigmento dos pretos e dos cinzas) fica em cápsulas alongadas, com formato de salsicha. A feomelanina (o pigmento dos tons ruivos e castanhos) fica em cápsulas curtas e arredondadas, quase esferas.

A pena branca não tem cápsula nenhuma. O branco vem da luz espalhada pela própria queratina (a proteína das unhas e dos cabelos), sem pigmento algum.

Num fóssil, a queratina apodrece. A melanina resiste muito mais à decomposição, e as cápsulas, achatadas pelo peso da rocha, deixam uma película de carbono com o formato original. Ao microscópio eletrônico de varredura (aparelho que percorre a amostra com um feixe de elétrons e amplia milhares de vezes), elas aparecem como fileiras de bastonetes ou de bolinhas.

Durante décadas, paleontólogos viram esses bastonetes em penas fósseis e os tomaram por bactérias que teriam digerido a pena. Em 2008, Jakob Vinther, então doutorando na Universidade Yale, mostrou na revista Biology Letters o contrário: numa pena listrada do Cretáceo achada no Brasil, os bastonetes só existiam nas faixas escuras.

Bactérias se espalhariam pela pena inteira. As cápsulas ficavam só onde havia cor, como pigmento faria.

A equipe de Quanguo Li transformou a descoberta num método em quatro passos:

1. Tirar lascas de pena fóssil de vários pontos do mesmo esqueleto de Anchiornis, da crista da cabeça às penas dos pés.

2. Fotografar cada lasca no microscópio eletrônico e medir comprimento, largura e espaçamento das cápsulas.

3. Medir as mesmas grandezas em penas de aves vivas, de cor conhecida, do preto ao branco.

4. Deixar um modelo estatístico apontar, para cada lasca fóssil, a cor das penas atuais com as cápsulas mais parecidas.

Nenhum dos passos depende de enxergar cor. A pintura inteira sai de medidas de tamanho e de densidade, feitas em cápsulas milhares de vezes menores do que a espessura de um fio de cabelo.

O modelo separou o cinza do corpo e o preto das pontas pela largura e pela concentração dos bastonetes. As esferas da feomelanina apareceram agrupadas na cabeça, na crista e nas pintas do rosto. Nas penas compridas das asas e das pernas, a base não tinha cápsula nenhuma e a ponta estava cheia de bastonetes escuros: pena branca com a extremidade preta.

II  Por que Importa

Uma crista feita para ser vista

O Anchiornis viveu antes do Archaeopteryx, a ave primitiva encontrada na Alemanha. As penas compridas dos braços dele eram simétricas, com os dois lados da haste do mesmo tamanho. Nas penas de voo das aves atuais, um lado é mais estreito, para cortar o ar.

Por essa razão, os paleontólogos duvidam de que ele voasse batendo as asas. No máximo, planava de galho em galho.

Mesmo sem voo, as penas dele já tinham desenho. Crista ruiva, rosto salpicado e fileiras de pontas pretas sobre o branco são padrões que, nas aves de hoje, servem para atrair parceiro e reconhecer a própria espécie. A equipe de Li escreveu na Science que as cores do Anchiornis provavelmente tinham função de exibição.

A consequência mexe na ordem da história. Se a pena já servia de cartaz antes de servir para voar, o voo pode ter aproveitado uma estrutura nascida para aquecer o corpo e para mostrar quem era o dono. Penas simples, em forma de filamento, já cobriam dinossauros que nunca tiveram asa nenhuma, como o pequeno Sinosauropteryx, também da China.

Há também uma explicação mecânica para as pontas pretas. A melanina deixa a queratina mais dura, e em muitas gaivotas atuais as pontas das asas são escuras justamente onde o atrito do ar mais gasta a pena. No Anchiornis, a ponta era a parte mais exposta de cada pena comprida.

O método virou ferramenta. Em 2012, o mesmo Quanguo Li publicou na Science que o Microraptor, um dinossauro de quatro asas do Cretáceo chinês, era preto e iridescente (com brilho que muda de tom conforme o ângulo da luz), como um corvo. A pista do brilho estava na arrumação: cápsulas finas, enfileiradas em camadas, como nas penas de corvos e estorninhos de hoje.

No mesmo ano, Ryan Carney, da Universidade Brown, mostrou na Nature Communications que uma pena isolada do Archaeopteryx era preta. A ave símbolo da evolução ganhou cor depois de um século e meio exposta em museu.

Em 2016, Jakob Vinther, já na Universidade de Bristol, usou as cápsulas para mostrar no periódico Current Biology que o Psittacosaurus (lagarto-papagaio, em grego), um dinossauro de bico curvo, tinha dorso escuro e barriga clara. A gradação lembra a camuflagem de animais que vivem sob a luz difusa de uma floresta fechada.

Cada um desses resultados saiu de uma placa de rocha sem cor visível. A cor de dinossauro deixou de ser enfeite de ilustração e virou dado: indica onde o animal vivia, como se escondia e o que exibia aos outros da espécie.

III  A Fonte

O exemplar de Pequim e a prova química

O artigo se chama Plumage Color Patterns of an Extinct Dinosaur (padrões de cor da plumagem de um dinossauro extinto). Saiu na Science em 2010, primeiro na versão online, em 4 de fevereiro, e depois na edição impressa de março. É artigo revisado por pares, a checagem em que outros especialistas avaliam o trabalho antes da publicação.

Assinam nove pesquisadores. Quanguo Li e Qingjin Meng, do Museu de História Natural de Pequim; Ke-Qin Gao, da Universidade de Pequim; Jakob Vinther, Derek Briggs e Richard Prum, da Universidade Yale; Matthew Shawkey e Liliana D'Alba, da Universidade de Akron, em Ohio; e Julia Clarke, da Universidade do Texas.

O exemplar analisado pertence ao acervo do museu de Pequim e veio da Formação Tiaojishan (uma sequência de rochas vulcânicas e de antigos lagos), no oeste da província de Liaoning. A espécie tinha sido descrita meses antes, em 2009, pela equipe de Xu Xing, do Instituto de Paleontologia de Vertebrados e Paleoantropologia de Pequim.

A disputa foi apertada. Poucos dias antes, na revista Nature, a equipe de Zhang Fucheng, de Pequim, e Michael Benton, da Universidade de Bristol, tinha mostrado listras ruivas e brancas na cauda do Sinosauropteryx. O artigo de Li foi o que reconstruiu o corpo inteiro de um dinossauro, ponto por ponto.

O método teve contestação. Em 2014, a equipe de Alison Moyer e Mary Schweitzer, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, argumentou na Scientific Reports que bactérias fossilizadas também formam bastonetes e esferas, e que a forma sozinha não provaria pigmento.

A resposta veio da química. Em 2015, Johan Lindgren, da Universidade de Lund, na Suécia, examinou penas de Anchiornis com espectrometria de massa (técnica que identifica moléculas pelo peso) e encontrou nas cápsulas o sinal químico da eumelanina, num artigo também da Scientific Reports.

Dois limites seguem de pé. Em 2013, Maria McNamara e Derek Briggs aqueceram e comprimiram penas modernas em laboratório, num estudo da Biology Letters, e viram as cápsulas encolherem, o que pode distorcer as medidas feitas em fósseis.

E a técnica só enxerga melanina. Amarelos e vermelhos de carotenoide (pigmento que a ave tira da comida, como o rosa do flamingo) não deixam cápsula. Se o Anchiornis tinha algum tom desses, a rocha apagou, e ninguém consegue dizer hoje se ele existiu.

A pergunta da edição fica para você: quantas cores do passado ainda dormem em gavetas de museu, esperando alguém com o microscópio certo?

29 amostras de pena. Foi o que a equipe de Quanguo Li mediu num só fóssil de Anchiornis para pintar o animal inteiro (Science, 2010).

Continue curioso. Mirabile dictu.

CIÊNCIA BIZARRA

Parece mentira. Mas é real e está provado