Alcune centinaia di migliaia di anni fa, durante l'era glaciale più recente della Terra, una robusta sottospecie di iena maculata che pesava più del doppio del suo parente moderno vagava per il terreno innevato dell'Eurasia. Fino alla loro estinzione verso le 11, 000 anni fa, questi animali, ora noto come iene delle caverne, trascinavano le loro prede nelle tane e le divoravano con mascelle frantumanti.

Un team internazionale che include ricercatori dello SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia ha ora portato alla luce come sarebbe potuta essere la vita per queste enormi creature. Hanno scoperto che nonostante le loro enormi dimensioni, alcune iene delle caverne hanno vissuto momenti di difficoltà che le hanno colpite fino all'osso, causando aree di crescita arrestata che appaiono come linee scure, come anelli su un tronco d'albero.

La ricerca, guidato dalla paleontologa Jennifer Anné del Children's Museum di Indianapolis e pubblicato nel Journal of Analytical Atomic Spectrometry , fa parte di uno sforzo più ampio che utilizza la sorgente di luce di radiazione di sincrotrone di Stanford di SLAC (SSRL) per mappare la bassa concentrazione, o traccia, elementi all'interno dell'osso, prendere in giro informazioni biologiche su animali estinti da tempo.

"Questo lavoro, che offre una nuova visione del delicato balletto chimico all'interno delle ossa, potrebbe consentirci di affinare la nostra comprensione dell'impatto ambientale sui vertebrati del passato e prevedere cosa accadrà in futuro, "dice Phil Manning, professore di storia naturale presso l'Università di Manchester nel Regno Unito, che è sia coautore che capo del laboratorio che ha intrapreso questa ricerca.

Una storia di vita nelle ossa

Per trattenere gli elementi chimici che sostengono la vita, il corpo li incorpora nel suo scheletro, assicurandosi che non vengano dilavati durante i processi quotidiani. Poiché le ossa cambiano continuamente, studiarli offre ai ricercatori l'opportunità di apprendere la storia della vita di un animale da quando si è sviluppato per la prima volta a ciò che è accaduto poco prima di morire.

"Il tuo osso può occupare metà della tavola periodica nella sua struttura, "Anné dice. "Questo è uno dei grandi scopi di avere uno scheletro:è un'importante area di stoccaggio e rilascio per una serie di elementi che utilizzerai per tutta la vita. Nella nostra ricerca, cerchiamo di scoprire cosa possono dirti tutti gli oligoelementi nelle ossa su un organismo."

Nella sua ricerca, Anné esamina frammenti di ossa che altri ricercatori spesso buttano via, che fornisce campioni di dimensioni maggiori e maggiore libertà su come utilizzarli. la iena, lei dice, è venuto fuori come un campione casuale e si è trasformato in qualcosa di un po' più grande di quanto si aspettasse.

Cimitero dell'era glaciale

Alla SSRL, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata fluorescenza a raggi X, raggi X luminosi su campioni di ossa di iena delle caverne per far fuoriuscire gli elettroni più interni dagli atomi dei materiali. Quando gli elettroni esterni saltano giù per prendere il loro posto, gli atomi irradiano luce fluorescente. Poiché ogni elemento chimico ha la sua caratteristica lunghezza d'onda della luce, questa tecnica ha permesso ai ricercatori di mappare la distribuzione degli elementi nell'osso. Una tecnica simile eseguita presso la Diamond Light Source nel Regno Unito ha permesso loro di determinare meglio la concentrazione di ciascun elemento.

I frammenti ossei della particolare iena delle caverne presenti in questo articolo, datato 40, 000 anni, sono stati trovati in un cimitero di diversi fossili dell'era glaciale in una grotta in Inghilterra. I ricercatori hanno anche usato le ossa delle iene maculate di oggi come analoghi per assicurarsi che ciò che stavano vedendo fosse in linea con l'organismo moderno e non qualcosa che fosse trapelato nel fossile dal suo ambiente esterno.

Niente da ridere

Uno degli elementi che i ricercatori sono stati in grado di mappare è stato lo zinco, che è strettamente legato alla crescita ossea. I modelli di crescita ossea ciclica nei fossili erano già noti ai paleontologi, spesso osservate come zone alternate di osso a crescita lenta e rapida. Queste zone consentono ai ricercatori di ricostruire l'età, crescita, dieta e altri fattori dello stile di vita degli animali estinti.

Quando un animale ha un apporto costante di nutrienti e minerali, la crescita ossea spinge costantemente verso l'esterno, creando poroso, zone ricche di zinco. Ma quando il metabolismo di un animale rallenta, forse a causa di periodi di stress o di fame, così fa la crescita ossea, creando strisce dense, o linee di "riposo" ossee. I paleontologi ritengono che queste linee corrispondano a fattori come stagioni alternate e cicli riproduttivi.

Quando i ricercatori hanno mappato la distribuzione e la concentrazione di zinco in questa particolare iena, notarono linee sottili che sembravano quasi dei tracciati a matita, indicando aree di crescita arrestata. Le moderne ossa di iena e i fossili di iena delle caverne provenienti da diversi siti e periodi di tempo non mostravano queste linee, suggerendo che questa iena ha sperimentato sollecitazioni che le altre no.

"Un animale che ha a che fare con le condizioni dell'era glaciale potrebbe vivere dei momenti davvero belli e dei momenti davvero difficili, "dice Nick Edwards, uno scienziato SLAC che è coautore e parte del gruppo di ricerca. "Non siamo ancora sicuri di quali siano i fattori di stress, ma queste righe almeno mostrano come l'animale le trattava".

Collegamento di specie ormai scomparse

Per dare seguito a questa ricerca, Anné spera di applicare ciò che ha imparato a diversi tipi di tessuto in diverse specie, sia moderni che estinti, per raggiungere una migliore comprensione dell'osso e cosa può dire ai ricercatori su un organismo. Un recente aggiornamento alla linea di luce SSRL utilizzata in questa ricerca consentirà al team di migliorare le proprie immagini, misurare l'intero spettro di oligoelementi a una risoluzione più elevata e ingrandire le aree interessanti senza nemmeno dover spostare il campione.

L'attuale studio fa parte di una serie di documenti di ricerca del team che utilizzano la tecnica basata su SLAC. Uno ha esaminato i fossili di un dinosauro di 150 milioni di anni chiamato Allosaurus e un altro ha guardato un lamantino di 19 milioni di anni.

"Insieme, questi documenti mostrano ciò che gli elementi in traccia possono rivelare sulle specie antiche in un arco di oltre 100 milioni di anni, "dice Uwe Bergmann, un distinto scienziato SLAC presso SLAC e coautore della ricerca. "Speriamo che ciò che abbiamo appreso ci permetta di spingerci ancora più indietro nel tempo nelle vite di altri animali estinti".