Dinosaur Shocker
Maticamente vestita con pantaloni Capri blu e un top senza maniche, con i capelli lunghi che scorrono sulle spalle nude, Mary Schweitzer siede al microscopio in un laboratorio poco illuminato, con il viso illuminato solo da uno schermo incandescente che mostra una rete di vasi sottili e ramificati. Proprio così, vasi sanguigni. Da un dinosauro. “Ho-ho-ho, sono emozionata”, dice ridacchiando. “Dopo 68 milioni di anni nel terreno, un Tyrannosaurus rex trovato nel Montana è stato dissotterrato, il suo osso della gamba è stato rotto in pezzi e i frammenti sono stati sciolti in acido nel laboratorio di Schweitzer alla North Carolina State University di Raleigh. “Fagioli fighi”, dice, guardando l’immagine sullo schermo.
È stata davvero una grande notizia l’anno scorso quando Schweitzer ha annunciato di aver scoperto vasi sanguigni e strutture che sembravano cellule intere all’interno dell’osso del T. rex – la prima osservazione di questo tipo. La scoperta ha stupito i colleghi, che non avevano mai immaginato che anche una traccia di tessuto di dinosauro ancora morbido potesse sopravvivere. Dopo tutto, come qualsiasi libro di testo vi dirà, quando un animale muore, i tessuti molli come vasi sanguigni, muscoli e pelle si decompongono e scompaiono nel tempo, mentre i tessuti duri come le ossa possono gradualmente acquisire minerali dall’ambiente e diventare fossili. Schweitzer, uno dei primi scienziati ad usare gli strumenti della moderna biologia cellulare per studiare i dinosauri, ha sconvolto la saggezza convenzionale mostrando che alcuni fossili duri come la roccia, vecchi di decine di milioni di anni, possono avere resti di tessuti molli nascosti al loro interno. “Il motivo per cui non è stato scoperto prima è che nessun paleontologo benpensante farebbe quello che Mary ha fatto con i suoi esemplari. Non facciamo tutto questo sforzo per scavare questa roba dal terreno per poi distruggerla nell’acido”, dice il paleontologo dei dinosauri Thomas Holtz Jr, dell’Università del Maryland. “È una grande scienza”. Le osservazioni potrebbero gettare nuova luce su come i dinosauri si sono evoluti e su come funzionavano i loro muscoli e vasi sanguigni. E le nuove scoperte potrebbero aiutare a risolvere un dibattito di lunga data sul fatto che i dinosauri fossero a sangue caldo, a sangue freddo o entrambi.
Nel frattempo, la ricerca di Schweitzer è stata dirottata dai creazionisti della “giovane terra”, che insistono che i tessuti molli dei dinosauri non potrebbero sopravvivere milioni di anni. Essi sostengono che le sue scoperte supportano la loro convinzione, basata sulla loro interpretazione della Genesi, che la terra ha solo poche migliaia di anni. Naturalmente, non è insolito che un paleontologo differisca dai creazionisti. Ma quando i creazionisti travisano i dati di Schweitzer, lei la prende personalmente: si descrive come “una cristiana completa e totale”. Su una mensola del suo ufficio c’è una targa con un versetto del Vecchio Testamento: “Perché io conosco i piani che ho per voi”, dichiara il Signore, “piani per farvi prosperare e non per farvi del male, piani per darvi speranza e un futuro.”
È possibile che l’approccio poco ortodosso di Schweitzer alla paleontologia possa essere ricondotto al suo percorso di carriera tortuoso. Cresciuta a Helena, Montana, ha attraversato una fase in cui, come molti bambini, era affascinata dai dinosauri. Infatti, a 5 anni ha annunciato che sarebbe diventata una paleontologa. Ma prima si è laureata in disordini comunicativi, si è sposata, ha avuto tre figli e per un breve periodo ha insegnato biologia ai liceali. Nel 1989, una dozzina di anni dopo essersi laureata, ha partecipato a una lezione alla Montana State University tenuta dal paleontologo Jack Horner, del Museo delle Montagne Rocciose, ora affiliato alla Smithsonian Institution. Le lezioni riaccesero la sua passione per i dinosauri. Poco dopo, si fece convincere a lavorare come volontaria nel laboratorio di Horner e iniziò a perseguire un dottorato in paleontologia.
Inizialmente pensava di studiare come la struttura microscopica delle ossa di dinosauro differisce a seconda del peso dell’animale. Ma poi arrivò l’incidente con le macchie rosse.
Nel 1991, Schweitzer stava cercando di studiare sottili fette di ossa di un T. rex di 65 milioni di anni. Aveva difficoltà a far aderire le fette ad un vetrino, così cercò l’aiuto di un biologo molecolare dell’università. La biologa, Gayle Callis, portò per caso i vetrini a una conferenza veterinaria, dove allestì gli antichi campioni perché gli altri li guardassero. Uno dei veterinari si avvicinò alla Callis e le disse: “Sai che in quell’osso ci sono dei globuli rossi?”. Di sicuro, al microscopio, apparve che l’osso era pieno di dischi rossi. Più tardi, Schweitzer ricorda: “Ho guardato questo e questo e ho pensato, questo non può essere. I globuli rossi non si conservano.”
Schweitzer ha mostrato il vetrino a Horner. “Quando ha trovato per la prima volta le strutture dall’aspetto di globuli rossi, ho detto, Sì, è quello che sembrano”, ricorda il suo mentore. Pensava che fosse possibile che fossero globuli rossi, ma le diede qualche consiglio: “
Quello che ha trovato invece è stata la prova della presenza di eme nelle ossa, un ulteriore supporto all’idea che fossero globuli rossi. L’eme è una parte dell’emoglobina, la proteina che trasporta l’ossigeno nel sangue e dà il colore ai globuli rossi. “Mi ha incuriosito molto la conservazione eccezionale”, dice. Se le particelle di quell’unico dinosauro sono state in grado di rimanere in giro per 65 milioni di anni, forse i libri di testo si sbagliavano sulla fossilizzazione.
Schweitzer tende ad essere autoironica, affermando di essere senza speranza con i computer, il lavoro di laboratorio e parlare con gli estranei. Ma i colleghi la ammirano, dicendo che è determinata e laboriosa e che ha padroneggiato una serie di complesse tecniche di laboratorio che sono oltre le capacità della maggior parte dei paleontologi. E fare domande insolite richiede molto coraggio. Se le indichi una direzione e le dici: “Non andare da quella parte, lei è il tipo di persona che dirà: “Perché?”, e lei stessa va a provarlo”, dice Gregory Erickson, un paleobiologo della Florida State University. Schweitzer corre dei rischi, dice Karen Chin, una paleontologa dell’Università del Colorado. “Nel 2000, Bob Harmon, un caposquadra del Museum of the Rockies, stava pranzando in un canyon remoto del Montana quando alzò lo sguardo e vide un osso che spuntava da una parete di roccia. Quell’osso si rivelò essere parte di quello che potrebbe essere il T. rex meglio conservato al mondo. Nel corso delle tre estati successive, i lavoratori hanno scalpellato il dinosauro, rimuovendolo gradualmente dalla parete rocciosa. Lo chiamarono B. rex in onore di Harmon e lo soprannominarono Bob. Nel 2001, hanno racchiuso una sezione del dinosauro e la terra circostante in gesso per proteggerlo. Il pacchetto pesava più di 2.000 libbre, che si è rivelato essere appena sopra la capacità del loro elicottero, così lo hanno diviso a metà. Una delle ossa della gamba di B. rex era rotta in due grossi pezzi e diversi frammenti – proprio quello di cui Schweitzer aveva bisogno per le sue esplorazioni in microscala.
Si scoprì che Bob era stato chiamato in modo sbagliato. “È una ragazza ed è incinta”, ricorda Schweitzer dicendo al suo tecnico di laboratorio quando ha guardato i frammenti. Sulla superficie interna cava del femore, Schweitzer aveva trovato frammenti di ossa che davano una quantità sorprendente di informazioni sul dinosauro che le aveva fatte. Le ossa possono sembrare ferme come la pietra, ma in realtà sono costantemente in movimento. Le donne incinte usano il calcio delle loro ossa per costruire lo scheletro di un feto in via di sviluppo. Prima che le femmine degli uccelli inizino a deporre le uova, formano una struttura ricca di calcio chiamata osso midollare all’interno delle loro gambe e altre ossa; ne attingono durante la stagione riproduttiva per fare i gusci delle uova. Schweitzer aveva studiato gli uccelli, quindi sapeva dell’osso midollare, ed è quello che ha pensato di vedere in quell’esemplare di T. rex.
La maggior parte dei paleontologi ora concorda sul fatto che gli uccelli sono i parenti viventi più vicini ai dinosauri. Infatti, dicono che gli uccelli sono dinosauri colorati, incredibilmente diversi, piccoli dinosauri piumati. Il teropode delle foreste giurassiche continua a vivere nel cardellino che visita la mangiatoia del cortile, nei tucani dei tropici e negli struzzi che attraversano la savana africana.
Per capire il suo osso di dinosauro, Schweitzer si è rivolto a due dei più primitivi uccelli viventi: struzzi ed emù. Nell’estate del 2004, ha chiesto a diversi allevatori di struzzi delle ossa femminili. Un allevatore ha chiamato, mesi dopo. “Avete ancora bisogno di quello struzzo femmina?” L’uccello morto era stato nel secchio della ruspa del contadino per diversi giorni nel caldo della Carolina del Nord. Schweitzer e due colleghi raccolsero una zampa dalla fragrante carcassa e la riportarono a Raleigh.
Per quanto si possa dire, Schweitzer aveva ragione: Bob il dinosauro aveva davvero una riserva di osso midollare quando morì. Un articolo pubblicato su Science lo scorso giugno presenta immagini al microscopio di ossa midollari di struzzo ed emù fianco a fianco con le ossa di dinosauro, mostrando caratteristiche quasi identiche.
Nel corso di un ulteriore test su un frammento di osso di B. rex, Schweitzer chiese al suo tecnico di laboratorio, Jennifer Wittmeyer, di metterlo in un acido debole, che scioglie lentamente le ossa, comprese quelle fossilizzate, ma non i tessuti molli. Un venerdì sera del gennaio 2004, Wittmeyer era in laboratorio come al solito. Tirò fuori una scheggia fossile che era stata nell’acido per tre giorni e la mise sotto il microscopio per fare una foto. “Era così curvo che non riuscivo a metterlo a fuoco”, ricorda Wittmeyer. Ha usato il forcipe per appiattirlo. “Il mio forcipe ci è affondato dentro, ha fatto una piccola rientranza e si è arricciato di nuovo. Ero tipo: “Smettila!”. Alla fine, attraverso la sua irritazione, si rese conto di ciò che aveva: un frammento di tessuto molle di dinosauro lasciato indietro quando l’osso minerale intorno si era dissolto. Improvvisamente Schweitzer e Wittmeyer avevano a che fare con qualcosa che nessun altro aveva mai visto. Per un paio di settimane, ha detto Wittmeyer, è stato come se fosse Natale ogni giorno.
In laboratorio, Wittmeyer ora tira fuori un piatto con sei scomparti, ognuno dei quali contiene un piccolo pezzo di tessuto marrone in un liquido trasparente, e lo mette sotto la lente del microscopio. All’interno di ogni campione c’è una sottile rete di vasi ramificati quasi chiari: il tessuto di una femmina di Tyrannosaurus rex che ha attraversato le foreste 68 milioni di anni fa, preparandosi a deporre le uova. Da vicino, i vasi sanguigni di quel T. rex e dei suoi cugini struzzi si assomigliano notevolmente. All’interno dei vasi del dinosauro ci sono cose che Schweitzer chiama diplomaticamente “microstrutture rotonde” nell’articolo della rivista, per eccesso di cautela scientifica, ma sono rosse e rotonde, e lei e altri scienziati sospettano che siano globuli rossi.
Naturalmente, quello che tutti vogliono sapere è se il DNA potrebbe essere in agguato in quel tessuto. Wittmeyer, da molta esperienza con la stampa dopo la scoperta, chiama questa “la domanda terribile” – se il lavoro di Schweitzer sta aprendo la strada ad una versione reale del Jurassic Park della fantascienza, dove i dinosauri sono stati rigenerati dal DNA conservato nell’ambra. Ma il DNA, che porta il copione genetico di un animale, è una molecola molto fragile. È anche ridicolmente difficile da studiare perché è così facilmente contaminato da materiale biologico moderno, come microbi o cellule della pelle, mentre è sepolto o dopo essere stato scavato. Invece, Schweitzer ha testato i suoi campioni di tessuto di dinosauro per le proteine, che sono un po’ più resistenti e più facilmente distinguibili dai contaminanti. In particolare, ha cercato collagene, elastina ed emoglobina. Il collagene costituisce gran parte dell’impalcatura ossea, l’elastina è avvolta intorno ai vasi sanguigni e l’emoglobina trasporta l’ossigeno all’interno dei globuli rossi.
Perché la composizione chimica delle proteine cambia attraverso l’evoluzione, gli scienziati possono studiare le sequenze di proteine per imparare di più su come si sono evoluti i dinosauri. E poiché le proteine fanno tutto il lavoro nel corpo, studiarle potrebbe un giorno aiutare gli scienziati a capire la fisiologia dei dinosauri, come funzionavano i loro muscoli e vasi sanguigni, per esempio.
Le proteine sono troppo piccole per essere individuate con un microscopio. Per cercarle, Schweitzer usa anticorpi, molecole del sistema immunitario che riconoscono e si legano a specifiche sezioni di proteine. Schweitzer e Wittmeyer hanno usato anticorpi contro il collagene di pollo, l’elastina di mucca e l’emoglobina di struzzo per cercare molecole simili nel tessuto del dinosauro. In una conferenza di paleontologia dell’ottobre 2005, Schweitzer ha presentato prove preliminari che ha individuato vere proteine di dinosauro nei suoi campioni.
Altre scoperte nell’ultimo anno hanno dimostrato che la scoperta del tessuto molle nel B. rex non era solo un colpo di fortuna. Schweitzer e Wittmeyer hanno ora trovato probabili vasi sanguigni, cellule costruttrici di ossa e tessuto connettivo in un altro T. rex, in un teropode dell’Argentina e in un fossile di mammut lanoso di 300.000 anni fa. Il lavoro di Schweitzer “ci sta mostrando che davvero non capiamo il decadimento”, dice Holtz. “C’è un sacco di roba davvero fondamentale in natura su cui la gente fa solo supposizioni.”
Anche i creazionisti della giovane terra vedono il lavoro di Schweitzer come rivoluzionario, ma in un modo completamente diverso. Hanno preso in considerazione il lavoro di Schweitzer dopo che lei ha scritto un articolo per la rivista scientifica popolare Earth nel 1997 sui possibili globuli rossi nei suoi esemplari di dinosauro. La rivista Creation sostenne che la ricerca di Schweitzer era “una potente testimonianza contro l’intera idea che i dinosauri siano vissuti milioni di anni fa. Parla a favore del racconto biblico di una creazione recente”
Questo fa impazzire Schweitzer. I geologi hanno stabilito che la Formazione di Hell Creek, dove è stato trovato il B. rex, ha 68 milioni di anni, e così le ossa sepolte in essa. È inorridita dal fatto che alcuni cristiani la accusano di nascondere il vero significato dei suoi dati. “Ti trattano davvero male”, dice. “Travisano le tue parole e manipolano i tuoi dati”. Per lei, la scienza e la religione rappresentano due modi diversi di guardare il mondo; invocare la mano di Dio per spiegare i fenomeni naturali rompe le regole della scienza. Dopo tutto, dice, ciò che Dio chiede è la fede, non le prove. “Se hai tutte queste prove e prove positive che Dio esiste, non hai bisogno di fede. Penso che lui l’abbia progettato in modo che non saremo mai in grado di provare la sua esistenza. E penso che questo sia molto bello.”
Per definizione, c’è molto che gli scienziati non sanno, perché lo scopo della scienza è quello di esplorare l’ignoto. Essendo chiaro che gli scienziati non hanno spiegato tutto, Schweitzer lascia spazio ad altre spiegazioni. “Penso che siamo sempre saggi a lasciare certe porte aperte”, dice.
Ma l’interesse di Schweitzer nella conservazione a lungo termine di molecole e cellule ha una dimensione ultraterrena: sta collaborando con gli scienziati della NASA alla ricerca di prove di possibile vita passata su Marte, Titano, la luna di Saturno, e altri corpi celesti. (Gli scienziati hanno annunciato questa primavera, per esempio, che la piccola luna di Saturno Encelado sembra avere acqua liquida, un probabile presupposto per la vita.)
L’astrobiologia è una delle branche più stravaganti della biologia, che si occupa della vita che potrebbe o non potrebbe esistere e potrebbe o non potrebbe assumere una forma riconoscibile. “Per quasi tutti quelli che lavorano alla NASA, sono solo nel paradiso dei maiali, lavorando su questioni di astrobiologia”, dice Schweitzer. La sua ricerca NASA comporta l’uso di anticorpi per cercare segni di vita in luoghi inaspettati. “Per me, è il mezzo per un fine. Voglio davvero sapere dei miei dinosauri”.
A questo scopo, Schweitzer, con Wittmeyer, trascorre ore davanti ai microscopi in stanze buie. Per una montanara di quarta generazione, anche la zona relativamente tranquilla di Raleigh è una grande città. Ricorda malinconicamente la ricerca di siti sul campo a cavallo nel Montana. “La paleontologia al microscopio non è così divertente”, dice. “
“I miei bulbi oculari sono assolutamente fritti”, dice Schweitzer dopo ore di osservazione attraverso gli oculari del microscopio di vasi incandescenti e macchie. Si potrebbe chiamare il prezzo che paga per non essere tipico.