Um artigo de Mary Schweitzer - Soft-Tissue Vessels and Cellular Preservation in Tyrannosaurus rex - Vasos de tecido mole e preservação celular em Tyrannosaurus rex
1 - https://www.science.org/doi/10.1126/science.1108397
Vasos de tecido mole e preservação celular em Tyrannosaurus rex
Resumo
Tecidos moles estão preservados nos elementos dos membros posteriores do Tyrannosaurus rex (espécime 1125 do Museu das Montanhas Rochosas). A remoção da fase mineral revela vasos sanguíneos transparentes, flexíveis e ocos, contendo pequenas microestruturas arredondadas que podem ser expelidas dos vasos para a solução. Algumas regiões da matriz óssea desmineralizada são altamente fibrosas, e a matriz possui elasticidade e resiliência. Três populações de microestruturas apresentam morfologia semelhante à de células. Assim, alguns tecidos moles de dinossauros podem reter parte de sua flexibilidade, elasticidade e resiliência originais.
Um espécime recém-descoberto de Tyrannosaurus rex [espécime 1125 do Museu das Montanhas Rochosas (MOR)] foi encontrado na base da Formação Hell Creek, 8 m acima do Arenito Fox Hills, como uma associação de elementos desarticulados. O espécime estava incorporado em um arenito macio e bem selecionado, interpretado como de origem estuarina. Embora alguns ossos estejam ligeiramente deformados ou esmagados, a preservação é excelente. O MOR 1125 representa um indivíduo relativamente pequeno de T. rex, com um comprimento femoral de 107 cm, em comparação com o espécime do Field Museum (Chicago) (FMNH PR2081), que possui um comprimento femoral de aproximadamente 131 cm. Com base nas linhas de crescimento interrompido (LAG) calculadas, estimamos que este animal tinha 18 ± 2 anos de idade na época da morte ( 1 ).
Nenhum conservante foi aplicado aos fragmentos internos do fêmur do espécime MOR 1125 durante a preparação, e esses fragmentos foram reservados para análises químicas. Além do osso compacto denso típico de terópodes, este espécime continha regiões de tecido ósseo incomum na superfície endosteal ( 2 ). Os tecidos ósseos cortical e endosteal estavam desmineralizados ( 3 ) e, após 7 dias, vários fragmentos do tecido de revestimento exibiam características incomuns, normalmente não observadas em ossos fósseis. A remoção da fase mineral deixou um tecido vascular flexível que demonstrou grande elasticidade e resiliência à manipulação. Em alguns casos, foi possível o estiramento repetido ( Fig. 1A , seta ), e pequenos pedaços desse tecido ósseo desmineralizado puderam sofrer ciclos repetidos de desidratação-reidratação ( Fig. 1B ) e ainda manter essa característica elástica. A desmineralização também revelou que algumas regiões do osso eram altamente fibrosas ( Fig. 1C , setas ).
A desmineralização parcial do osso cortical revelou canais vasculares paralelos que se bifurcavam em algumas áreas ( Fig. 2A , setas). Fenestrações ocasionais (marcadas com F) foram observadas na superfície dos canais vasculares, possivelmente correlacionando-se com canais de Volkmann comunicantes. A desmineralização completa do osso cortical liberou vasos de tecido mole finos e transparentes de algumas regiões da matriz ( Fig. 2, B e C ), que flutuavam livremente na solução desmineralizante. Vasos com diâmetro e textura semelhantes foram recuperados de ossos de avestruz atuais, quando a desmineralização foi seguida de digestão com a enzima colagenase ( 3 ) para remover a matriz de colágeno densamente fibrosa ( Fig. 2D ). Tanto em dinossauros ( Fig. 2C ) quanto em avestruzes ( Fig. 2D ), remanescentes da matriz orgânica original na qual os vasos estavam inseridos ainda podem ser visualizados sob microscopia de luz transmitida. Esses vasos são flexíveis, maleáveis e translúcidos ( Fig. 2E ). Os vasos se ramificam em um padrão consistente com os vasos sanguíneos atuais, e muitos pontos de bifurcação são visíveis ( Fig. 2E , setas). Muitos dos vasos de dinossauro contêm pequenas microestruturas arredondadas que variam de vermelho escuro a marrom escuro ( Fig. 2, F e G ). Os vasos e seu conteúdo são semelhantes em todos os aspectos aos vasos sanguíneos recuperados de ossos de avestruz atuais ( Fig. 2H ). Vasos de dinossauro fixados em aldeído ( 3 ) ( Fig. 2I ) são praticamente idênticos em morfologia geral aos vasos de avestruz preparados de forma semelhante ( Fig. 2J ), e estruturas consistentes com remanescentes de núcleos das células endoteliais originais são visíveis na superfície externa de ambos os espécimes, de dinossauro e de avestruz ( Fig. 2, I e J , setas).
Em microscopia eletrônica de varredura (MEV) ( Fig. 3 ), as características observadas na superfície externa dos vasos de dinossauros são praticamente indistinguíveis daquelas observadas em vasos de avestruz atuais preparados de forma semelhante ( Fig. 3, B e F ), sugerindo uma origem comum. Essas características incluem estrias superficiais que podem ser compatíveis com junções de células endoteliais ou, alternativamente, podem ser artefatos de fixação e/ou desidratação. Além disso, pequenas estruturas arredondadas a ovais pontilham a superfície dos vasos de dinossauros e avestruzes, o que pode ser compatível com núcleos de células endoteliais ( Fig. 3, E e F , setas).
Finalmente, nas regiões do osso onde a matriz fibrilar predominava nos tecidos desmineralizados, microestruturas alongadas puderam ser visualizadas entre as fibras ( Fig. 4A , detalhe). Essas microestruturas contêm múltiplas projeções na superfície externa e são praticamente idênticas em tamanho, localização e morfologia geral aos osteócitos observados entre as fibras de colágeno do osso de avestruz desmineralizado ( Fig. 4B , detalhe). Essas microestruturas semelhantes a células puderam ser isoladas e, quando submetidas à fixação com aldeído ( 3 ), apresentaram conteúdo interno ( Fig. 4C ), incluindo possíveis núcleos ( Fig. 4C , detalhe). Essas microestruturas são semelhantes em morfologia aos osteócitos de avestruz fixados, tanto não corados ( Fig. 4D ) quanto corados ( 3 ) para melhor visualização ( Fig. 4D , detalhe). A microscopia eletrônica de varredura (MEV) verifica a presença das características observadas na microscopia de luz transmitida e, novamente, as projeções que se estendem da superfície das microestruturas são claramente visíveis ( Fig. 4, E e F ).
O registro fóssil é capaz de preservação excepcional, incluindo penas ( 4 – 6 ), cabelo ( 7 ), cor ou padrões de cor ( 7 , 8 ), tecidos moles embrionários ( 9 ), tecido muscular e/ou órgãos internos ( 10 – 13 ) e estrutura celular ( 7 , 14 – 16 ). Esses tecidos moles são preservados como filmes de carbono ( 4 , 5 , 10 ) ou como réplicas tridimensionais permineralizadas ( 9 , 11 , 13 ), mas em nenhum desses casos são descritos como tecidos ainda macios e flexíveis.
Os fósseis do Mesozoico, particularmente os fósseis de dinossauros, são conhecidos por serem extremamente bem preservados histologicamente e ocasionalmente retêm informações moleculares ( 6 , 17 , 18 ), cuja presença está intimamente ligada à preservação morfológica ( 19 ). Microestruturas vasculares que podem ser derivadas de materiais sanguíneos originais de organismos do Cretáceo também foram relatadas ( 14 – 16 ).
Pawlicki conseguiu demonstrar a obtenção de osteócitos e vasos sanguíneos a partir de ossos de dinossauro utilizando uma técnica de corrosão e replicação ( 14 , 15 ). No entanto, demonstramos a retenção de vasos sanguíneos de tecido mole flexíveis, com conteúdo capaz de ser liberado da matriz óssea, mantendo sua flexibilidade, resiliência, natureza oca original e tridimensionalidade. Além disso, conseguimos isolar osteócitos tridimensionais com conteúdo celular interno e filopódios intactos e flexíveis que flutuam livremente em solução. Este T. rex também apresenta matrizes ósseas flexíveis e fibrilares que retêm a elasticidade. A preservação incomum da matriz originalmente orgânica pode ser atribuída, em parte, à densa mineralização dos ossos de dinossauro, visto que uma certa porção da matriz orgânica dentro dos ossos atuais é intracristalina e, portanto, extremamente resistente à degradação ( 20 , 21 ). Esses fatores, combinados com fatores geoquímicos e ambientais ainda não determinados, presumivelmente também contribuem para a preservação dos vasos sanguíneos de tecido mole. Como não foram incorporados ou submetidos a outros tratamentos químicos, as células e os vasos podem ser analisados posteriormente quanto à persistência de informações moleculares ou outras informações químicas ( 3 ).
Usando as metodologias descritas aqui, isolamos vasos translúcidos de dois outros tiranossauros excepcionalmente bem preservados (figs. S1 e S2) ( 3 ), e isolamos microestruturas consistentes com osteócitos em pelo menos três outros dinossauros: dois tiranossauros e um hadrossauro (fig. S3). Os vasos nesses espécimes exibem preservação altamente variável, desde formas cristalinas até tecidos moles transparentes e flexíveis.
A elucidação e a modelagem dos processos que resultam na preservação de tecidos moles podem servir de base para uma linha de pesquisa voltada à recuperação e caracterização de estruturas semelhantes em outros espécimes, abrindo caminho para investigações tafonômicas micro e moleculares. Não se sabe ao certo se a preservação é estritamente morfológica e resulta de algum tipo de processo de substituição geoquímica desconhecido ou se se estende aos níveis subcelular e molecular. No entanto, identificamos fragmentos de proteínas em amostras ósseas extraídas, alguns dos quais retêm leve antigenicidade ( 3 ). Esses dados indicam que a preservação morfológica excepcional em alguns espécimes de dinossauros pode se estender ao nível celular ou além. Se assim for, além de fornecer meios independentes para testar hipóteses filogenéticas sobre dinossauros, a aplicação de métodos moleculares e analíticos a espécimes de dinossauros bem preservados tem implicações importantes para a elucidação de microambientes de preservação e contribuirá para nossa compreensão das interações biogeoquímicas nos níveis microscópico e molecular que levam à fossilização.
Nota de rodapé
†
Endereço atual: Departamento de Geociências, Universidade Christian-Albrechts de Kiel, Olshausenstrasse 40, 24098 Kiel, Alemanha.
Material suplementar
Arquivo (schweiter.som.pdf)
- Download
- 664,41 KB
Referências e notas
1
JR Horner , K. Padian, Proc. R.Soc. Londres Ser. B 271 , 1875 (2004).
2
M. Schweitzer , JL Wittmeyer, JR Horner, em preparação.
3
Os materiais e métodos estão disponíveis como material de apoio no Science Online.
4
X. Xu , XL Wang, XC Wu, Nature 401 , 262 (1999).
(0)Cartas eletrônicas
O eLetters é um fórum para revisão por pares contínua. Os eLetters não são editados, revisados ou indexados, mas são avaliados. Os eLetters devem fornecer comentários substanciais e acadêmicos sobre o artigo. Não são permitidas figuras incorporadas nem equações com caracteres especiais, e desencorajamos o uso de figuras e equações nos eLetters em geral. Se uma figura ou equação for essencial, inclua no texto do eLetter um link para a figura, equação ou texto completo com caracteres especiais em um repositório público com controle de versão, como o Zenodo. Leia nossos Termos de Serviço antes de enviar um eLetter.
Nenhuma carta eletrônica foi publicada para este artigo ainda.
Artigos recomendados da TrendMD
- Mary Higby Schweitzer , Ciência , 2007
- Mary H. Schweitzer , Ciência , 2005
- Ciência , 2006
- Ciência , 2005
- Thomas M. Cullen , Ciência , 2023
2 -
3 -
Comentários
Postar um comentário