Un Conflicto con Fósiles

Un par de semanas atrás, se publicaron 2 artículos de diferentes grupos de investigación sobre una especie de arácnido. Arácnidos son el grupo que forman las arañas, los escorpiones, las garrapatas, los ácaros, los opiliones, y algunos otros grupos. Todos tienen 8 patas, 2 segmentos de cuerpo y otros 2 pares de apéndices que sirven para una variedad de funciones.

La diversidad de los arácnidos. De la Encyclopedia Britannica.

Los artículos enfocaron en 4 especímenes de una nueva especie, llamada Chimerarachnae yingi. ‘Chimera’ quiere decir ‘un animal mixto’, ‘arachnae’ se refiere a los arácnidos y ‘yingi’ es en honor a la persona que encontró los especímenes. Los 4 especímenes se hallaron en ámbar en Myanmar y son del Cretáceo Medio (alrededor de 100 millones de años atrás).

Uno de los especímenes que usaron para los esudios. De Wang et al. 2018 (el primer grupo).

Cada grupo de investigación miró a los especímenes e hizo un análisis de las relaciones familiares para ver donde ubicar a esta nueva especie. [Uno de los grupos] encontró que la especie es pariente más cercano de las arañas. [El otro grupo] encontró que es más cercano a un grupo de arácnidos extinguidos llamados Urareneida.

Las diferentes posiciones que la nueva especie toma. El primer estudio mostró que es mas cercano a las arañas (en azul) y el segundo estudio mostró que es un Uraraneid (en rojo).

¿Pero porqué la diferencia? Parece que la combinación de características que tiene la Chimerarachnae la hace difícil de ubicar claramente en el árbol de los arácnidos. Cuando los análisis se hacen en formas ligeramente diferentes, su posición en el árbol genealógico cambia. Esperemos que más especímenes clarifiquen este problema en el futuro.

A Fossil Fight

A couple of weeks ago, 2 articles were published by different research groups about a species of arachnids. Arachnids are the group that contains spiders, scorpions, ticks, mites, harvestmen, and a couple other groups. They all have 8 legs, 2 body segments, and 2 other pairs of appendages that serve a lot of different functions.

The diversity of arachnids. From Encyclopedia Britannica.

The articles focused on 4 specimens of a new species, called Chimerarachnae yingi. ‘Chimera’ means ‘a mixed animal’, ‘arachnae’ refers to the arachnid group, and ‘yingi’ is in honor of the person who found the specimens. All 4 specimens were found in amber in Myanmar and date back to the mid-Cretaceous (around 100 million years ago).

One of the specimens used in the studies. From Wang et al. 2018 (the first group).

Each research group looked at the specimens and ran an analysis of evolutionary relationships to see where this new species fits in. [One research group] found that this species is more closely related to spiders. [The other research group] found that it’s more closely related to an extinct group of arachnids called Urareneida.

The different positions the new species takes. The first study showed that it was closer to spiders (in blue) and the second showed that it was a Uraraneid (in red).

But why the difference? It seems the combination of traits that Chimerarachnae has makes it difficult to clearly place into the tree of arachnids. When analyses are run in slightly different ways, its position moves around. Hopefully more specimens can help clear this up in the future.

Un Plumoso Doble Programa

Esta semana, se publicaron dos artículos que discuten las plumas en dos dinosaurios distintos. Vamos a empezar con el más sensacional de los dos…. emmm….. es decir… el…. el que tiene mejor preservación. ¡Sí, eso es!

El primer [artículo] describe un fósil en ámbar, el tercero de los recientemente descriptos de Myanmar. Es de un enantiornito, un linaje de pájaros con dientes del Cretáceo y es espectacular. La mayor parte de su cuerpo está preservada porque el fósil está atrapado en ámbar y muchas de las plumas están perfectamente preservadas.

Figura 6c del artículo mostrando el pie de un enantiornito en ámbar de 99 millones de años atrás. ¡Míren su belleza! La escala es de 5 milímetros.

Los autores escribieron un informe completo de cada parte del espécimen, con descripciones de las plumas que están a cada parte del cuerpo. Usando escaneos de TC y microscopios de disección, los autores pudieron ver la morfología de los huesos y de las plumas. Estas morfologías muestran que el espécimen era un juvenil. Las plumas muestran que los enantiornitos eran precociales al salir del huevo. Precocial significa que ellos podían caminar y potencialmente volar desde el día en que salían del huevo (como un pollito o un pavo de matorral). Los pájaros que necesitan mucha atención antes de que puedan manejarse sólos se denominan altriciales o nidícolas. Este nuevo espécimen, con otros enantiornitos, indican que una mayoría de los enantiornitos eran precociales. También se sabe que ellos eran arbóreos (vivían en los árboles). La combinación de precocial y arbóreo no es algo común en los pájaros modernos: los pájaros precociales de hoy son habitantes del suelo y los pájaros nidícolas de hoy son arbóreos. Esto nos indica que los enantiornitos eran similares superficialmente a los pájaros modernos, pero tenían estilos de vida diferentes a lo que vemos hoy y esto podría haber tenido un efecto sobre los lugares donde podían vivir y las formas de sus cuerpos.

El resumen gráfico del artículo mostrando el pedazo de ámbar con el fósil (abajo), el escaneo de TC (en el medio), y una interpretación de lineas (arriba).

El segundo [artículo] es sobre los tiranosaurios. Este grupo incluye al Tiranosaurio rex, al Gorgosaurio, al Tarbosaurio y a algunos otros terópodos que se conocen por sus cráneos enormes y sus brazos pequeños. Ha habido un debate continuo sobre si los tiranosaurios tenían o no tenían plumas cubriendo sus cuerpos. Este debate se originó porque sabemos que las plumas estaban presentes en muchos otros terópodos, incluyendo a los miembros basales de los tiranosaurios, como el Dilong. El problema es que nunca hemos encontrado un tiranosaurio grande con plumas preservadas en su cuerpo.

Una ilustración de un Dilong hecho por P. Sloan.

Para abordar esta pregunta, los autores examinaron impresiones de piel fosilizada de varios especímenes de este grupo. Encontraron que escamas cubrieron partes del cuello, del abdomen, de la cadera y de la cola y concluyeron que la mayoría de estos tiranosaurios con cuerpos más grandes estaban cubiertos de escamas. Si tenían plumas, habrían estado localizadas sólo en sus espaldas. Hay muchas hipótesis (ideas científicas comprobables) sobre las razones por las cuales los tiranosaurios grandes perdieron sus plumas, pero no las voy a exponer aquí.

Figura 1b del artículo mostrando un pedazo de piel fosilizada de un T.rex. Pueden ver el borde de cada escama.

El punto principal que quiero hacer sobre este artículo, y voy a citar aquí a mi mentor de la universidad (Dr. Tom Holtz), la ausencia de evidencia no es evidencia de ausencia. Eso quiere decir que sólo porque no hemos encontrado plumas preservadas en los tiranosaurios grandes, no significa que no las tuvieran. Las condiciones necesarias para preservar las plumas son muy específicas y los lugares donde encontramos estos tiranosaurios grandes no son propicios para preservar plumas. Así que tal vez el T. rex tuvo plumas y simplemente ellas no se han preservado. Tal vez el T. rex no tuvo ninguna pluma. Tal vez tuvo plumas cuando era chico y las perdió cuando creció. Tal vez tuvo plumas en algunos lugares en su cuerpo. Por ahora, realmente no sabemos. Tal vez nunca podremos saber. Y esto está bien porque la ciencia es un proceso continuo de descubrimientos y interpretaciones. Tendremos que seguir excavando.

A Fluffy Double-Feature

This week, two articles were published that discussed feathers in two different dinosaurs. We’ll start with the cooler one…. uhhhh… I mean…. the…. one with better preservation. Yes, that’s it!

The first [article] described a bird fossil in amber, the third one from Myanmar that has been recently described. It is of an enantiornithine, an extinct lineage of toothed birds from the Cretaceous, and it’s spectacular. Most of the animal is preserved because it’s trapped in amber and many of the feathers are preserved in detail.

Figure 6c from the paper showing the 99 million year old enantiornithine foot in amber. Behold its beauty! Scale bar is 5 millimeters.

The authors wrote a thorough report of each part of the specimen, along with descriptions of the feathers found on each portion of the body. By CT scanning and examining it under dissecting microscopes, the authors were able to see both bone and feather morphologies. The morphologies indicated that the specimen was a juvenile. The feathers show that enantiornithines were precocial at hatching. Precocial means that they were able to walk around, and potentially even fly, from the day they hatched (like a chicken or a brush-turkey). Baby birds that need a lot of care before they can manage by themselves are altricial. This new specimen, along with other enantiornithines, are pointing to most enantiornithines being precocial. They are also known to be mostly arboreal (tree-dwellers). The combination of precocial and arboreal is not something that modern birds are doing: the precocial birds of today are ground-dwellers and the altricial birds of today are tree-dwellers. This means that enantiornithines were superficially similar to modern birds, but living different sorts of lifestyles than what we see today and this could have impacted the places they could live in and the body-shapes they had.

The graphical abstract from the paper showing the amber chunk with the fossil (bottom), the CT scan (middle), and a line drawing interpretation (top).

The second [article] was about tyrannosaurids. This group contains Tyrannosaurus rex, Gorgosaurus, Tarbosaurus, and a few other large-bodied theropods that are known for their large heads and tiny arms. There has been an ongoing debate on whether or not they had feathers covering their bodies. This debate originated because we know feathers were present on a lot of other theropods, including on the most basal members of the group, like Dilong. The issue is that we’ve never found a larger bodied tyrannosaur with feathers preserved on it.

An illustration of Dilong by P. Sloan.

To address this question, the authors examined fossilized skin impressions of several specimens of this group. They found that scales covered parts of the neck, abdomen, hips, and tail and concluded that most of these large-bodied tyrannosaurids were covered in scales. If feathers were present, they would have been limited to the back of the animal. There are many hypotheses (testable scientific ideas) out there about why these big tyrannosaurids lost their feathers, but I’m not going to address those here.

Figure 1b from the article showing a piece of fossilized skin from T.rex. You can see the outline of each scale.

The main point I want to make about this paper, and I’m going to quote my undergraduate mentor (Dr. Tom Holtz) here, the absence of evidence is not evidence of absence. That means just because we haven’t found feathers preserved on big tyrannosaurids, does not mean they didn’t have them. The conditions needed for feather preservation are very specific, and the places where we find these big tyrannosaurids are not the same types of places that preserve feathers. So maybe T. rex had feathers and they just weren’t preserved. Maybe T.rex didn’t have any feathers. Maybe it had feathers as a baby and lost them as an adult. Maybe it had feathers in some places on its body. For now, we don’t really know. We might never know. And that’s ok because science is a process of continuous discovery and interpretation. We’ll just have to keep digging.

Pájaros en Ámbar – Segunda Parte

La semana pasada, un nuevo [descubrimiento] fue noticia– la cola de un pájaro en ámbar. Tal vez recuerden que, en Julio, les hablé sobre un par de alas [atrapadas en ámbar]. Este espécimen viene del mismo país, Myanmar, y es del Cretáceo Medio (cerca de 99 millones de años atrás).

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El espécimen. Por R.C. McKeller y el Museo Royal de Saskatchewan.

Este espécimen es una cola parcial. Se estima que tiene 8 vértebras completas y 1 parcial y, por sus formas, los autores piensan que son del medio o del final de la cola. Sus formas también indican que la cola tal vez tenía más de 25 vértebras en total. El espécimen de la cola solamente tiene 35mm de largo, así que piensan que era de un juvenil.

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Figura 1E del artículo mostrando el escaneo TC de las vertebras.

Los pájaros modernos y sus parientes extinguidos más cercanos tenían colas más o menos cortas y pigóstilos. El pigóstilo es una sección osificada de las vértebras de la cola que soporta las plumas de la cola. Este espécimen tiene una cola larga, así que sabemos que pertenecía a un coelurosaurio no-aviano.

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Un esqueleto de un pájaro (un hálcon peregrino) mostrando el pigóstilo en verde. Por Eyton en 1867.

Tomemos un desvío por un momento para hablar sobre las plumas. Las plumas de los pájaros modernos tienen una variedad de formas y funciones. El plumón, lo que tienen los pollitos cuando salen del huevo, tiene mechones de barbas plumosas para protegerlos y conservar el calor. A medida que el pájaro crece, desarrolla plumas típicas. Estas plumas son simétricas. Tienen un eje central (llamado raquis) y ramificaciones a los lados, llamadas barbas. Cada barba tiene barbillas (también llamadas bárbulas) con espinas que se pegan con las barbillas de la barba siguiente, como el Velcro. Tenemos especímenes de dinosaurios que muestran cada una de estas etapas y sabemos como las plumas crecen en los pájaros modernos, así que entendemos muy bien su evolución y desarrollo.

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Figura 4c del artículo mostrando como de desarollan las plumas. En azul estan las barbas, en violeta el raquis, y en rojo las barbillas. Lo que esta en el circulo es lo que tiene el nuevo espécimen.

Este espécimen tiene plumas con un raquis corto, una barba central con ramificaciones y barbas con barbillas. Es una pluma no exactamente moderna, pero tampoco muy simple. Es intermedia. Los autores piensan que si la cola entera tenía plumas así, el animal no podría volar. Las plumas son más oscuras arriba (probablemente castañas) y las de abajo son blancas o más claras.

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Una foto mas de cerca a las plumas del espécimen. Foto por L. Xing.

Tomando todas estas características conjuntamente, este espécimen representa a un coelurosaurio juvenil, con plumas de adulto, que probablemente no podía volar. Ojalá continuamos encontrando más especímenes en ámbar para entender mejor a estos dinosaurios de Myanmar.

Birds in Amber – Part 2

Last week, a new [discovery] made headlines – a bird tail preserved in amber. You may remember that in July I talked about a pair of bird wings [trapped in amber]. This specimen comes from the same country, Myanmar, and is from the mid-cretaceous (around 99 million years ago).

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The specimen. By R.C. McKeller and the Royal Saskatchewan Museum.

The specimen is a partial tail. It has an estimated 8 full vertebrae and one partial one and because of their shapes, the authors think that these are from the middle or end portion of the tail. Their shapes also indicate that the tail may have had more than 25 vertebrae total. The whole tail specimen is only around 35 mm long, so they think it was a juvenile.

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Figure 1E from the paper showing the CT scan of the vertebrae.

Modern birds and their closest extinct relatives have short tails and pygostyles. A pygostyle is a fused section of tail vertebrae that support the tail feathers. Because this new specimen has a long tail, we know that it belonged to a non-avian coelurosaur.

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A bird skeleton (Peregrine falcon) showing the pygostyle in green. By Eyton 1867.

Let’s detour for a moment and talk about feathers. Modern bird feathers have an assortment of shapes and functions. Down feathers, what baby birds are initially covered with, have tufts of rami (ramus – singular, means ‘branch’) that are used to insulate the bird. As the bird grows, it develops body feathers. These are symmetrical. They have a central shaft (called a rachis), and branching rami on each side. Each ramus has barbules (little hooks), and each barbule has little hooks so that the rami can stick together, like Velcro. We have specimens of dinosaurs that show each of these stages, and we know how feathers grow in living birds, so we understand their evolution and development very well.

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Figure 4c from the paper showing feather development. Blue is barbs, purple is the rachis, red is the barbules. The circled one is what the new specimen has.

This specimen has feathers with a short rachis, a central ramus with branches, and branches with barbules. Not quite a modern feather, but not a very simple feather either. It’s intermediate. If the whole tail had these feathers, though, the authors do not think this animal would have been able to fly. The feathers are darker on the top of the tail (probably a chestnut brown) and white or pale on the bottom of the tail.

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A closeup of the feathers of the specimen. Photo by L. Xing.

Altogether, this specimen represents a juvenile coelurosaur, with adult feathers, that probably could not fly. Hopefully we will continue to find specimens in amber so that we can better understand these dinosaurs from Myanmar.

Alas de Pájaros en Ámbar!

Esta semana se publicó un nuevo [artículo] súper interesante: dos alas de pájaros atrapados en ámbar! Los especímenes fueron encontrados en Myanmar.

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Myanmar está en la parte Sur de Asia.

El ámbar se produce cuando la resina de los árboles se fosiliza. Cualquier cosa atrapada por la resina cuando es líquida  queda preservada para siempre.

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Dos hormigas peleando en ámbar. Foto de Phil Barden y Dave Grimaldi.

Los sedimentos son de mediados del Cretáceo, y por lo tanto, del Mesozoico. Los fósiles son 2 alas parciales y se piensa que provienen de unos pájaros enantiornitines. Estos pájaros pertenecen a un grupo de pájaros tempranos que todavía tenían dientes y que están totalmente extinguidos.

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Elliot el enantiornitine de Dino Tren (de PBS).

Usualmente, los enantiornitines y otros pájaros tempranos están preservados completamente chatos. Aunque algunas veces se preservan impresiones de las plumas, perdemos mucha información porque los especímenes están muy aplastados.

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Parabohaiornis, un enantiornitine preservado chato (de Wikipedia).

Estos nuevos especímenes están preservados en 3D! Y la parte del ala que fue atrapada está completamente intacta.

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Figura 1j del artículo mostrando uno de los alas.

De las proporciones de los huesos, sabemos que los especímenes eran juveniles. Las plumas preservadas están muy desarrolladas, indicando que estos juveniles eran precociales (podían caminar bien cuando salían del huevo). La preservación de las plumas es tan buena que podemos ver sus colores (marrón y pálido/blanco, probablemente en bandas a través del ala). Finalmente, uno de los especímenes tiene marcas de las garras dentro del ámbar, mostrando que el pájaro todavía estaba vivo cuando quedó atrapado. Este espécimen es tan raro y está tan increíblemente preservado que nos va a ayudar a contestar preguntas sobre la forma de las plumas y la preservación en otros enantiornites y pájaros tempranos en general. Debido a estos nuevos fósiles, sabemos que la disposición de las plumas modernas ya estaba presente 100 millones de años atrás.

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Figuras 1e and 1f del artículo mostrando los detalles de las plumas.

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Interpretación del artista del pájaro atrapandose (de Chung-tat Cheung)

Bird Wings in Amber!

This week an exciting new article was [published]: two bird wings trapped in amber! The specimens were found in Myanmar.

map of myanmar

Myanmar is in Southern Asia.

Amber is what happens when tree sap is fossilized. Anything that was stuck in the tree sap while it was a liquid remains preserved in the amber forever.

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Two ants fighting in amber. Photo by Phil Barden and Dave Grimaldi.

The sediments are mid-Cretaceous in age, therefore from the Mesozoic. The fossils are 2 partial wings and are thought to be from enantiornithine birds. These birds are an entirely extinct radiation of early birds that still have teeth.

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Elliot the enantiornithine from Dinosaur Train (from PBS).

Usually, enantiornithines and other early birds are preserved entirely flat. Even though we sometimes get feather impressions, we lose a lot of information because the specimens are so squished.

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Parabohaiornis, an enantiornithine preserved flat (from Wikipedia).

These new specimens are preserved in 3D! And the part of the wing that got stuck is completely intact.

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Figure 1j from the paper showing one of the wings.

From the bone proportions, we know these two specimens were juveniles. The preserved feathers are very developed, indicating that these juveniles were precocial (able to move around well as soon as they hatch). Because the feathers are so well preserved, we can see what color they were (brown and pale/white, probably in bands across the wing). Lastly, one of the specimens has claw marks within the amber, showing that the bird was still alive when it got trapped. This specimen is so rare and incredibly preserved that it will help answer a lot of questions about feather morphology and preservation in other enantiornithines and early birds in general. Because of these new fossils, we know that the modern layout of feathers was already present 100 million years ago.

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Images 1e and 1f from the paper showing the details of the feathers.

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Artist rendition of the bird getting trapped (by Chung-tat Cheung)