Misurata la temperatura corporea dei dinosauri

Denti di Camarasaurus Credit: Sauriermuseum Aathal, Switzerland

I dinosauri erano lenti e goffi o veloci e agili?

Dipende in gran parte dal fatto che fossero animali a sangue freddo o a sangue caldo.

Quando i dinosauri sono stati scoperti nella metà del XIX secolo, i paleontologi pensavano che fossero animali che facevano affidamento sull’ambiente per riscaldarsi, come i rettili di oggi.

Ma le ricerche degli ultimi decenni hanno suggerito che erano creature veloci e agili, come il velociraptor o il T-rex raffigurati nel film Jurassic Park, che hanno bisogno quindi di più calore e di una temperatura corporea regolamentata.

Ora i ricercatori, guidati da Robert Eagle del California Institute of Technology, hanno sviluppato per la prima volta un nuovo modo di determinare la temperatura corporea dei dinosauri, fornendo nuove prospettive alla ricerca.

“Eagle e i suoi colleghi hanno applicato le tecniche più nuove e innovative per rispondere alla domanda se i dinosauri fossero a sangue caldo o a sangue freddo”, spiega Lisa Boush, direttore del programma nella National Science Foundation (NSF), Divisione di Scienze della Terra, che ha finanziato la ricerca.

“Il team ha fatto passi importanti nello scoprire che la temperatura corporea dei dinosauri era vicina a quella dei mammiferi, e che la fisiologia dei dinosauri ha permesso loro di regolare la temperatura: questo risultato ha implicazioni per la nostra comprensione dei dinosauri, della loro ecologia e della loro scomparsa . ”

Analizzando i denti dei sauropodi – gli animali terrestri più grandi che siano mai vissuti, dalla coda lunga e dal collo lungo – gli scienziati hanno scoperto che questi dinosauri erano caldi come i mammiferi moderni.

“E’ come essere in grado di attaccare un termometro ad un animale che si è estinto 150 milioni di anni”, dice Eagle, un geochimico presso Caltech e autore di un articolo che sarà pubblicato oggi online sulla rivista Science Express.

“Ciò che si credeva, era che nessuno avrebbe mai misurato la temperatura del corpo di un dinosauro, che sarebbe stato impossibile farlo,” ha detto John Eiler, co-autore e geochimico al Caltech. Ma utilizzando una tecnica all’avanguardia nel laboratorio, Eiler ha fatto proprio questo.

I ricercatori hanno analizzato 11 denti, scoperti in Tanzania, Wyoming e Oklahoma, che appartenevano al Brachiosaurus e al Camarasaurus.

Hanno trovato che il Brachiosaurus aveva una temperatura di circa 38,2 gradi e il Camarasaurus aveva una temperatura di circa 35,7 gradi, più calda dei coccodrilli moderni, ma più fredda di quella degli uccelli.

Le misure sono stimate con un errore di uno o due gradi Celsius.

“Nessuno prima aveva usato questo metodo per conoscere le temperature corporee dei dinosauri, quindi il nostro studio fornisce una prospettiva completamente diversa sul lungo dibattito sulla fisiologia dei dinosauri,” ha detto Eagle .

Il fatto che le temperature fossero simili a quelle dei mammiferi moderni sembrerebbe implicare che i dinosauri avessero un metabolismo a sangue caldo.

Ma, dicono i ricercatori, la questione è più complessa. Perché i dinosauri sauropodi essendo così enormi, avrebbero potuto conservare il loro calore corporeo in maniera molto più efficiente rispetto ai piccoli mammiferi come gli esseri umani.

“La temperatura corporea che abbiamo stimato fornisce le principali informazioni che ogni modello della fisiologia dei dinosauri deve essere in grado di spiegare”, dice Aradhna Tripati, un co-autore, geochimico presso l’Università della California, Los Angeles e geochimico in visita al Caltech. “Come risultato, i dati possono aiutare gli scienziati a testare i modelli fisiologici per spiegare come questi organismi hanno vissuto.”

Le temperature misurate sono inferiori a ciò che era stato previsto da alcuni modelli di temperatura corporea di dinosauro, suggerendo che ci sia ancor qualcosa che manca nella comprensione degli scienziati sulla fisiologia dei dinosauri.

Questi modelli implicano che i dinosauri fossero cosiddetti gigantotermi, cioè che mantenessero la temperatura alta grazie alla loro mole.

Per spiegare le temperature più basse, i ricercatori suggeriscono che i dinosauri avrebbero potuto avere adattamenti fisiologici o comportamentali, che hanno permesso loro di evitare di essere troppo caldi.

I dinosauri avrebbero potuto avere bassi tassi metabolici per ridurre la quantità di calore interno. Potrebbero anche aver avuto qualcosa come un sistema con un “sacco di aria” per dissipare il calore.

In alternativa, avrebbero potuto dissipare calore attraverso il collo lungo e la coda.

In precedenza, i ricercatori sono stati solo in grado di utilizzare modi indiretti per misurare il metabolismo e la temperatura dei dinosauri.

Per esempio, hanno dedotto il comportamento dei dinosauri e la fisiologia capendo come i dinosauri veloci corressero basandosi sulla distanza fra le tracce dei dinosauri, studiando il rapporto tra predatori a prede nella documentazione fossile o misurando i tassi di crescita delle ossa.

Ma queste diverse prove erano spesso in conflitto

“Qualsiasi posizione si abbia, si possono facilmente trovare contro-esempi,” dice Eiler. “Non ci sono resti fossili per capire come un organismo gestisca l’approvvigionamento energetico che ottiene dal cibo e crei l’energia per suoi muscoli.”

Eagle, Eiler e i loro colleghi hanno sviluppato ciò che è noto come un agglomerato-isotopo tecnico che dimostra che è possibile determinare la temperatura del corpo dei dinosauri con uno scarso magine di errore.

In questo metodo, i ricercatori hanno misurato le concentrazioni degli isotopi rari di carbonio-13 e ossigeno-18 nella bioapatite, un minerale che si trova nei denti e nelle ossa.

Il numero di volte che questi isotopi si legano l’uno con l’altro dipende dalla temperatura.

Più bassa è la temperatura, più il carbonio-13 e l’ossigeno-18 si legano nella bioapatite. Misurare l’accumulo di questi isotopi è un modo diretto per determinare la temperatura dell’ambiente in cui il minerale si è formato – in questo caso, all’interno del dinosauro.

“Quello che stiamo facendo è speciale in quanto è basato sulla termodinamica”, ha detto Eiler . “La termodinamica, come le leggi di gravità, è indipendente dal tempo e dal contesto”.

Poichè la termodinamica ha funzionato allo stesso modo 150 milioni di anni fa come oggi, la misurazione dell’ aggregazione degli isotopi è una tecnica affidabile, ha detto Eiler.

Identificare i campioni più ben conservati dei denti dinosauro era una delle sfide principali delle analisi.

Gli scienziati hanno usato diversi modi di trovare i campioni migliori. Per esempio, hanno confrontato le composizioni isotopiche di parti resistenti dei denti – lo smalto – con materiali facilmente alterabili come le ossa fossili di animali correlati.

Il prossimo passo, dicono i ricercatori, è quello di determinare le temperature di più campioni dinosauro, ed estendere lo studio ad altre specie di vertebrati estinti.

In particolare, scoprire le temperature di dinosauri insolitamente piccoli e giovani potrebbe aiutare a verificare se i dinosauri fossero effettivamente gigantotermi.

Conoscere la temperatura corporea di più dinosauri e di altri animali estinti potrebbbe permettere agli scienziati anche di scoprire come si sia evoluta la fisiologia degli uccelli e dei mammiferi moderni .