Algumas centenas de milhares de anos atrás, durante a mais recente era do gelo da Terra, uma subespécie corpulenta de hiena pintada que tinha mais do que o dobro do peso de seu parente moderno vagava pelo terreno coberto de neve da Eurásia. Até sua extinção por volta de 11, 000 anos atrás, esses animais, agora conhecido como hienas das cavernas, arrastaria suas presas para tocas e as devoraria com mandíbulas de esmagar ossos.

Uma equipe internacional que inclui pesquisadores do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia descobriu como poderia ter sido a vida para essas criaturas gigantescas. Eles descobriram que, apesar de seu tamanho enorme, algumas hienas das cavernas passaram por momentos difíceis que as afetaram até os ossos, causando áreas de crescimento interrompido que aparecem como linhas escuras, como anéis no tronco de uma árvore.

A pesquisa, liderado pela paleontóloga Jennifer Anné do Children's Museum of Indianapolis e publicado no Journal of Analytical Atomic Spectrometry , faz parte de um esforço maior que usa Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) do SLAC para mapear baixa concentração, ou traço, elementos dentro do osso, arrancando informações biológicas sobre animais extintos há muito tempo.

"Este trabalho, que oferece uma nova visão sobre o delicado balé químico dentro do osso, poderia nos permitir refinar nossa compreensão do impacto ambiental sobre os vertebrados do passado e prever o que acontecerá no futuro, "diz Phil Manning, professor de história natural da Universidade de Manchester no Reino Unido, coautor e chefe do laboratório que realizou esta pesquisa.

Uma história de vida em osso

A fim de manter os elementos químicos de sustentação da vida, o corpo os incorpora em seu esqueleto, certificando-se de que eles não são lixiviados durante os processos diários. Uma vez que os ossos estão mudando constantemente, estudá-los dá aos pesquisadores a oportunidade de aprender a história de vida de um animal, desde o momento em que ele se desenvolveu até o que aconteceu logo antes de morrer.

"Seu osso pode ocupar metade da tabela periódica em sua estrutura, "Anné diz." Esse é um dos grandes propósitos de ter um esqueleto:é uma importante área de armazenamento e liberação para uma série de elementos que você usará ao longo de sua vida. Em nossa pesquisa, tentamos descobrir o que todos os oligoelementos nos ossos podem dizer sobre um organismo. "

Em sua pesquisa, Anné examina fragmentos de ossos que outros pesquisadores costumam jogar fora, o que fornece tamanhos de amostra maiores e mais liberdade na forma como ela pode usá-los. A hiena, ela diz, surgiu como uma amostra aleatória e se transformou em algo um pouco maior do que ela esperava.

Cemitério da era do gelo

No SSRL, os pesquisadores usaram uma técnica chamada fluorescência de raios-X, brilhar raios X em amostras de osso de hiena das cavernas para retirar os elétrons mais internos dos átomos dos materiais. Quando os elétrons externos saltam para tomar seu lugar, os átomos irradiam luz fluorescente. Uma vez que cada elemento químico tem seu próprio comprimento de onda de luz, essa técnica permitiu aos pesquisadores mapear a distribuição dos elementos no osso. Uma técnica semelhante feita na fonte de luz Diamond no Reino Unido permitiu que eles determinassem melhor a concentração de cada elemento.

Os fragmentos ósseos da hiena das cavernas em particular apresentados neste artigo, datado de 40, 000 anos de idade, foram encontrados entre um cemitério de diferentes fósseis da era do gelo em uma caverna na Inglaterra. Os pesquisadores também usaram ossos de hienas pintadas de hoje como análogos para ter certeza de que o que estavam vendo estava de acordo com o organismo moderno e não algo que vazou para o fóssil de seu ambiente externo.

Nada para rir

Um dos elementos que os pesquisadores conseguiram mapear foi o zinco, que está intimamente ligado ao crescimento ósseo. Os padrões cíclicos de crescimento ósseo em fósseis já eram conhecidos pelos paleontólogos, frequentemente observada como zonas alternadas de osso de crescimento lento e rápido. Essas zonas permitem que os pesquisadores reconstruam a idade, crescimento, dieta e outros fatores de estilo de vida de animais extintos.

Quando um animal tem um suprimento constante de nutrientes e minerais, o crescimento ósseo empurra constantemente para fora, criando poroso, zonas ricas em zinco. Mas quando o metabolismo de um animal diminui, talvez devido a períodos de estresse ou fome, o mesmo acontece com o crescimento ósseo, criando faixas densas, ou linhas de "descanso" de osso. Os paleontólogos acreditam que essas linhas correspondem a fatores como estações alternadas e ciclos reprodutivos.

Quando os pesquisadores mapearam a distribuição e concentração de zinco nesta hiena em particular, eles notaram linhas finas que pareciam quase traços de lápis, significando áreas de crescimento interrompido. Ossos de hienas modernas e fósseis de hienas das cavernas de diferentes locais e períodos de tempo não mostravam essas linhas, sugerindo que esta hiena experimentou estresses que as outras não.

"Um animal que está lidando com as condições da era do gelo pode passar por alguns momentos muito bons e alguns momentos realmente difíceis, "diz Nick Edwards, um cientista do SLAC que é coautor e faz parte da equipe de pesquisa. "Não temos certeza ainda quais são os estressores, mas essas linhas pelo menos mostram como o animal estava lidando com eles. "

Conectando espécies antigas

Para acompanhar esta pesquisa, Anné espera aplicar o que aprendeu a diferentes tipos de tecidos em diferentes espécies, ambos modernos e extintos, para chegar a uma melhor compreensão do osso e o que ele pode dizer aos pesquisadores sobre um organismo. Uma atualização recente da linha de luz SSRL usada nesta pesquisa permitirá que a equipe melhore suas imagens, medir todo o espectro de oligoelementos em resolução mais alta e dar zoom em áreas interessantes sem nem mesmo ter que mover a amostra.

O presente estudo faz parte de uma série de artigos de pesquisa da equipe que utiliza a técnica baseada no SLAC. Um olhou para os fósseis de um dinossauro de 150 milhões de anos chamado Allosaurus e outro olhou para um peixe-boi de 19 milhões de anos.

"Juntos, esses papéis mostram o que os oligoelementos podem revelar sobre as espécies antigas ao longo de um período de mais de 100 milhões de anos, "diz Uwe Bergmann, um distinto cientista do SLAC no SLAC e co-autor da pesquisa. "Esperamos que o que aprendemos nos permita voltar ainda mais no tempo para a vida de outros animais extintos."