Tomb raider y los tumbas de ámbar y ópalo

Updated: Jul 29, 2020

Traducción : Laura Ibarra


Lápida de ópalo de Beverly (Chauviré et al., 2020)


     Los fósiles de insectos se conocen de diferentes medios de conservación, cuyo ámbar es probablemente el más llamativo (en virtud de Jurassic Park y el bastón de Hammond). Por esta razón el equipo de Chauviré se asombró al descubrir un insecto fosilizado dentro de un fragmento de ópalo de hace 5 a 10 millones de años, en Java (Fig. 1).


Figura 1. Fósil de ninfa de cigarra en ópalo. (a) Fragmento de ópalo mostrando el fósil en cuestión. Superior: Reconstrucción 3D del ópalo y el fósil. Inferior: Ampliación del mismo ópalo. (b) Acercamiento en una de las piernas del fósil, mostrando los pelos perfectamente preservados. Modificado, de Chauviré et al, 2020.

  

     El ópalo es una variedad de silicio amorfo (i.e., no (correctamente) organizado en 3D a nivel atómico y molecular). El silicio, de la fórmula química SiO2 (por ende, un óxido integrando un átomo de silicio con dos átomos de oxígeno), existe bajo un sinfín de minerales en estado sólido, cada vez más organizados en dirección al famoso cuarzo. En el mundo no científico, este mineral es principalmente conocido debido a que se considera lo suficientemente atractivo para usarlo en la joyería (como lo es el ópalo de fuego).


     El insecto en cuestión (bueno, en lugar de la exuviaexoesqueleto – de una ninfa – etapa especifica durante la metamorfosis del insecto – de una cigarra) llamado Beverly por los investigadores, se había envuelto de manera repentina por un líquido de silicio saturado, favoreciendo su sedimentación en ópalo. En efecto, el ciclo de vida de las cigarras envuelve un periodo de tiempo subterráneo que depende de los túneles, donde se consiguen las mudas (dejando atrás numerosos exoesqueletos) (Fig. 2a); la corriente de un líquido de silicio concentrado en dichos túneles congelaría todo inevitablemente (lo que se llama “entierro”) con un alto nivel de conservación. ¡Incluso los pequeños pelos en la cutícula (capa externa de un insecto, aquí) podrían ser conservados (Fig. 1b)!


Figura 2. Recreación del escenario de la fosilización del ópalo. (a) Ciclo de vida de una cigarra actual. El recuadro blanco muestra el tipo de larva entre dos mudas, correspondiente a Beverly. (b) Fosilización de un exoesqueleto de cigarra. Los líquidos filtrados (representados por flechas azules) llenan las cavidades, cristalizando una capa protectora zeolítica en el exoesqueleto. (c) La precipitación de ópalo sella el exoesqueleto, preservando el fósil. Dibujo por F. Gangloff, de Chauviré et al., 2020.

     Pero, ¿qué podría producir dicho líquido de silicio concentrado? Este tipo de líquido se encuentra alrededor de una fuente hidrotermal (como por ejemplo, los géiseres) y como consecuencia del clima continental por las piedras volcánicas (cenizas, vidrio volcánico, etc.). Debido a que las rocas que albergan el ópalo fosilizado son volcánicas por naturaleza, y que esas rocas concentran numerosos paleosuelos (suelos fósiles grabados entre las rocas), y que la ninfa de cigarra necesita moverse en túneles subterráneos para crecer, la hipótesis hidrotermal es descartada frente a la del clima continental. Es importante destacar que, de acuerdo al equipo de Chauviré, la capa protectora zeolítica (las zeolitas son minerales peculiares pero bastante comunes en los escenarios volcánicos) cubre el exoesqueleto antes que la cámara fuese inundada en líquido de silicio saturado y por ende encapsulado en ópalo. (Fig. 2c), clara exposición de la preservación maravillosa.


    En resumen, un día, hace millones de años, una ninfa de cigarra se resguardó en un túnel para crecer y mudar, y como consecuencia del clima por las rocas volcánicas circundantes, comenzaron a fluir líquidos de silicio saturado dentro del túnel, congelando minuciosamente el exoesqueleto de esta ninfa en ópalo como sedimento.


Referencia : Chauviré B., Houadria M., Donini A., Berger B.T., Rondeau B., Kritsky G. & Lhuissier P. (2020). Arthropod entombment in weathering-formed opal: new horizons for recording life in rocks, Scientific Reports 10, 10575. doi: 10.1038/s41598-020-67412-9




Colores de hace 100 millones de años (Cai et al., 2020)


    Como continuación del ópalo, ¡es tiempo de regresar al ámbar tradicional para conservar fósiles de insectos! Sí, el ámbar también es capaz de hacer milagros con respecto a la conservación. ¡De tal forma que incluso los colores de los insectos extintos pueden apreciarse exactamente como se veían aproximadamente hace 100 millones de años! Esto es lo que el equipo de Cai anunció hace algunos días, sobre la base de 35 fósiles encapsulados en ámbar del cretácico medio (hace 99 millones de años) de Myanmar – Birmania.


    La mayor parte de lo que se conoce acerca de los colores en el registro fósil está se restringe a tegumento de reptiles, plumaje de dinosaurios aviares y no aviares, pero también a nano estructuras biofotónicas (manipulación biológica de la luz, a escala nanoscópica) de insectos fosilizados. Sin embargo, los colores metálicos conocidos por el trabajo de Cai et al., no se conservaron por más de 48 millones de años en el pasado, sin salir del Cenozoico (periodo de tiempo que comienza al término de los dinosaurios no aviares, hace 66 millones de años, y que envuelve el Cuaternario en el cual vivimos hoy).


    En el panel de los 35 especímenes estudiados (correspondientes a 7 familias de insectos distribuidos en 3 órdenes de coleópteros, dípteros e himenópteros), la gran mayoría muestran colores brillantes en todo su cuerpo o sólo en una parte. Particularmente las avispas muestras colores vivos: verde azulado, verde amarillento, azul púrpura, verde, etc., en la cabeza, las antenas o en los diferentes segmentos de su cuerpo y piernas. Por el contrario, las alas son mayormente cafés (Fig. 3). Es importante destacar que algunos especímenes son color mate u opaco, indicando una alteración de su color original como consecuencia de lo que se refiere como “multicapas reflectivas”. ¡Espera, lo explicaré en seguida!


Figura 3. Selección de fósiles de avispas con colores brillantes para este estudio. (a) Avispa cuco de color verde metálico con antena café. (b) Avispa de color verde azulado metálico. (c) Avispa cuco de color verde azulado métalico. (d) Avispa de color verde metálico. (e) Avispa de color verde azulado metálico. Modificado, de Cai et al., 2020.

    Los colores iridiscentes exhibidos en los insectos estudiados están ligados a un fenómeno físico desencadenado por la última capa externa de la cutícula de estos animales (también llamada epicutícula). Las multicapas reflectivas, mencionadas anteriormente, están localizadas dentro de la epicutícula. Éstas básicamente alternan las capas de un grosor específico con su propio índice de refracción. De manera sencilla, imagina una “lasagna de epicutícula”, reorientando la visible luz entrante que produce colores como consecuencia. (Fig. 4a). Desafortunadamente, durante la fosilización (o antes de ella), esta estructura regular puede ser corrompida, erradicando el juego de luz que se realizaba, opacando los colores resultantes. (Fig. 4b-c). Esta idea ha sido validada por medio de la experimentación durante la preparación de muestras, cuando algunos de los fósiles estuvieron en contacto directo con el agua o el aire. (Fig. 4d-e).


Figura 4. ‘Lasagna de epicutícula’ y alteracion de color. (a) Multicapas reflectivas alineadas regularmente en paralelo con las otras. (b y c) Multicapas reflectivas irregularmente corrompidas. (d) Avispa con un color metálico brillante preservada en ámbar. (e) La misma avispa en (d) cuyos colores han sido alterados durante la preparación de muestras por contacto con aire y agua. MR: Multicapas reflectivas. Exo: Exocutícula. Modificado, de Cai et al. 2020.

     Por un largo tiempo, la cuestión de los colores brillantes de las avispas quedó sin resolverse. No obstante, una estrategia de camuflaje contraintuitiva había sido propuesta debido a la ecología parasitaria de algunas avispas (dejan sus huevos junto a los de los himenópteros desprevenidos, de la misma manera que lo hace el cuco): los colores brillantes frente a un ambiente brillante como las hojas podrían esconder paradójicamente al animal, notablemente ante los ojos de los himenópteros (¡perfecto!). Un rol adicional de termorregulación no se descarta hasta hoy.


     De cualquier manera, la función del camuflaje por lo menos de los colores brillantes de los insectos como las avispas podría situarse hasta casi al término de los dinosaurios, aproximadamente hace 100 millones de años.


Referencia : Cai C., Tihelka E., Pan Y., Yin Z., Jiang R., Xia F. & Huang D. (2020). Structural colours in diverse Mesozoic insects, Proceedings of the Royal Society B 287, 20200301. doi: 10.1098/rspb.2020.0301








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