Come erano veramente i dinosauri?

1. I primi tentativi di immaginare i dinosauri

Nell’Ottobre 2015, la formazione di Hell Creek in Sud Dakota, negli Stati Uniti, antica di 66 milioni di anni, ha dato alla luce un nuovo dinosauro.

Le foto a colori di questo agile predatore bipede - coperto di penne e con una mandibola ricca di denti aguzzi - sono state pubblicate in tutto il mondo (foto sotto).

Gli esperti che hanno effettuato la scoperta hanno riportato che Dakotaraptor aveva grandi artigli a forma di falce sul secondo dito delle zampe posteriori, e sarebbe stato lungo cinque metri e poco più alto di un essere umano.

Questo lo rendeva uno dei più grandi dromeosauri (rapaci veloci), il gruppo al quale appartiene anche Velociraptor. Oggi diamo per scontate questo tipo di ricostruzioni, ma quanto sono realistiche e come facciamo a sapere che aspetto avevano veramente i dinosauri?

I primi tentativi che gli esseri umani hanno fatto di immaginare animali di cui siano rimasti fossili o impronte risalgono alla preistoria, e ci sono indizi che i resti di dinosauri siano infatti menzionati in molte mitologie antiche.

I dragoni fanno la loro comparsa nei testi cinesi addirittura nel 1100 a. C., e non è escluso che ciò sia stato determinato dal ritrovamento di ossa di dinosauri.

Analogamente, i grifoni - animali frutto della combinazione di un'aquila con un leone - erano noti nell’Antica Grecia a partire dal 700 a.C.: l’ispirazione potrebbe essere nata da fossili del dinosauro a becco Protoceratops, resti del quale si trovano ancora oggi nei deserti dell’Asia Centrale.

Quando le popolazioni antiche dovevano fare i conti con ossa bizzarre facevano esattamente ciò che facciamo noi oggi, usando le migliori conoscenze disponibili per ricostruire le creature a cui erano appartenute. Ma talvolta, le conclusioni erano... sconclusionate!

Il primo nome assegnato a mezzo stampa ai resti di un dinosauro è quello infamante di Scrotum humanum, una definizione data all’estremità fratturata di un femore nel 1763 dal medico britannico Richard Brookes, il quale riteneva che il reperto corrispondesse ai testicoli fossilizzati di un gigante biblico.

Ora sappiamo che l’osso della gamba apparteneva a un Megalosaurus, correttamente indicato da William Buckland nel 1824 come rettile estinto.

In realtà non si può del tutto ridicolizzare Brookes per le sue deduzioni, in quanto i dinosauri sarebbero stati descritti come gruppo solo nel 1842, quando Richard Owen, a capo di quello che è oggi il Naturai History Museum, rivelò al mondo una nuova classe di curiose creature estinte che chiamò dinosauri (il termine significa “rettili spaventosamente grandi” ).

Immaginò che Iguanodon, Megalosaurus e Hylaeosaurus fossero rettili con zampe che sporgevano ai lati, con epidermide grigia o verde a scaglie: qualcosa di simile a moderne lucertole o coccodrilli.

Nel 1854 l'artista Benjamin Waterhouse Hawkins, sotto la direzione di Owen, creò sculture a grandezza naturale di questi animali, che sono ancora oggi in mostra al Crystal Palace Park, nella zona sud di Londra.

Nel tempo, siamo giunti a rivedere integralmente la nostra nozione dell'aspetto dei dinosauri, e molto è dovuto alla descrizione di un altro dromeosauro americano chiamato Deinonychus, fatta nel corso degli anni Sessanta.

All'Università di Yale, John Ostrom avanzò l’ ipotesi rivoluzionaria che questa specie fosse un predatore che cacciava in gruppo, a sangue caldo, veloce e di aspetto simile a un uccello, e così ebbe inizio il “ rinascimento” dei dinosauri degli anni Sessanta e Settanta.

Ostrom propugnava l’idea che gli uccelli fossero dinosauri, idea clamorosamente confermata quando Sinosauropteryx, il primo dinosauro con le penne, fu ritrovato in Cina nel 1996.

2. I primi passi

Quando oggi i paleontologi si confrontano con nuovi fossili hanno a disposizione un corpo di conoscenze molto più ampio al quale attingere per creare le ricostruzioni.

Le nostre nozioni sono aumentate al punto che - quasi miracolosamente - siamo in grado di indicare di che colore erano le penne di varie specie di dinosauri.

Tutte le loro ricostruzioni partono dai fossili delle loro ossa.

Se i paleontologi sono stati così fortunati da trovare uno scheletro intero, possono sistemare queste ossa nell’ordine corretto - sulla base di come sono disposte le ossa di uccelli, coccodrilli e persino esseri umani - e iniziare così ad avere un’impressione globale della forma della creatura. Tuttavia, gli scheletri completi dei dinosauri sono rarissimi.

La maggioranza degli esemplari fossili ha ossa mancanti e un gran numero di specie è in realtà noto a partire da una frazione del loro scheletro originario.

In questi casi, ossa di esemplari diversi possono essere confrontate per riempire i buchi, e, se ci sono parti degli scheletri ancora non assegnate, gli esperti esamineranno specie di dinosauri correlate per completare la ricostruzione.

È utile in questi casi la conoscenza dettagliata dell’anatomia di numerose specie moderne (una branca nota come anatomia comparata): molti esperti di dinosauri sono, infatti, anatomisti eccellenti.

Agli specialisti del ramo, piccoli dettagli della forma delle ossa possono essere enormemente rivelatori dell’animale dal quale provengono.

Per esempio, dinosauri e uccelli (che sono una specie di dinosauro teropodo) sono gli unici a presentare un foro nella pelvi detto “acetabolo perforato” nel quale, su ciascun lato, si accomoda l'estremità (epifisi) dell'osso superiore della coscia (femore).

Questo è un tratto unico dei dinosauri, che permette loro di stare eretti con le zampe poste verticalmente al di sotto del corpo, piuttosto che sporgenti ai lati come negli altri rettili.

L’anca dei dinosauri permette anche agli esperti di discriminare tra i due principali rami della famiglia dei dinosauri: ornitischi e saurischi.

I teropodi, il gruppo carnivori dei dinosauri saurischi al quale appartengono T. rex (foto sotto), Allosaurus e ora Dakotaraptor, hanno una serie di altri tratti nei fossili che vale la pena di menzionare.

Questi comprendono ossa cave, cioè piene di tasche d’aria, zampe anteriori con tre dita, e quarto e quinto dito molto ridotti sulle zampe posteriori.

I Maniraptora, il gruppo di teropodi dal quale si sono evoluti gli uccelli, hanno caratteristiche maggiormente distinte, compresa un'inusuale articolazione del polso con un osso chiamato “semilunare carpale” .

Ciò conferiva a questi carnivori polsi più flessibili, utili per afferrare la preda con le zampe anteriori, e ha permesso l’ evoluzione del colpo d’ala negli uccelli.

3. Oltre le ossa

Le ossa, tuttavia, rappresentano solo l’inizio del lavoro di ricostruzione di un dinosauro. I muscoli sono ugualmente importanti.

Per esempio, i dischi di muscolatura intervertebrale di un dinosauro sauropode come Brachiosaurus (foto sotto) o Diplodocus avrebbero portato a una grande differenza nella lunghezza dell’animale.

I muscoli vengono aggiunti per riferimento alla posizione esatta e alle forme dei muscoli stessi negli animali viventi. Le ossa fossilizzate hanno sovente “cicatrici muscolari” che mostrano i punti di inserzione, i quali sono di aiuto in questo processo.

Poiché sappiamo che gli odierni animali grandi e pesanti hanno segni grandi, sappiamo dove andare a inserire i muscoli più grandi nei dinosauri.

La nostra comprensione dei dettagli più fini dell’anatomia dei dinosauri si è evoluta nel tempo, e continua a migliorare grazie a modelli computerizzati in 3D che utilizzano la fisiologia degli animali viventi per formulare ipotesi circa le specie estinte.

I Sauropodi, come Diplodocus, erano descritti con la testa che sormontava il collo e la coda che cadeva a terra, ma adesso sappiamo che ciò in realtà non sarebbe stato possibile. Li ricostruiamo invece con testa e collo in una posizione maggiormente orizzontale, come se l'una controbilanciasse l’ altro.

I paleontologi stanno facendo un uso sempre maggiore di modelli digitali e biomeccanici per testare le proprie convinzioni sul modo in cui i dinosauri camminavano e utilizzavano le mandibole.

Infine, vengono aggiunti alle ricostruzioni strati di grasso e pelle, come anche scaglie, penne, corazza, creste e qualsiasi altro carattere come guance, labbra, artigli e becchi.

C’è anche un’evidenza sorprendente che influenza queste decisioni. Abbiamo impronte di pelle veramente incredibili per un gran numero di dinosauri, in particolare Edmontosaurus e Saurolophus.

La prevalenza di impronte di pelle con scaglie nei fossili di dinosauri erbivori ha condotto gli esperti a ritenere che la maggioranza di essi avesse scaglie anziché penne (sebbene per alcuni dinosauri erbivori siano stati trovati setole e altri caratteri simili alle penne).

Siamo anche a conoscenza del fatto che alcuni erbivori, in particolare gli anchilosauri corazzati, fossero ricoperti da placche ossee, aculei e protuberanze a valenza difensiva.

Queste escrescenze carnose della pelle, note come osteodermi, spesso fossilizzavano e hanno fornito agli studiosi un’idea generale dell’aspetto, da vivi, di animali come Scelidosaurus, scoperto nel Dorset negli anni Cinquanta del XIX secolo.

Nei dinosauri erbivori ci sono altri caratteri che possiamo dedurre a partire dalle ossa del cranio.

Gli adrosauri dal becco simile a quello dell’ornitorinco hanno grandi denti da triturazione nella parte posteriore delle mandibole, ed è probabile che questi fossero rivestiti all’esterno da guance, in modo che l’animale potesse tenere in bocca maggiori quantità di cibo da masticare prima di inghiottirlo.

In altri dinosauri, come Protoceratopi, Triceratopi e Oviraptor, possiamo osservare la parte ossea interna di un becco che, in vita, sarebbe probabilmente stato coperto da uno strato cheratinico esterno, come è il caso degli uccelli oggi.

La cheratina è la stessa proteina dura di cui sono composti penne, capelli, pelliccia e unghie delle dita. I dinosauri avevano labbra? Questo è qualcosa che ci è ancora ignoto, ed è attualmente oggetto di discussione.

4. I morbidi teropodi

I teropodi carnivori, al contrario degli erbivori, erano frequentemente coperti di penne.

Gli incredibili fossili di quasi 50 specie - provenienti soprattutto dalla provincia nordorientale cinese di Liaoning - mostrano una gamma di coperture a penne, da peluria isolante (tipo “lanugine di dinosauro") ad apparati da esibizione e penne remiganti.

Alcuni di questi animali sono conservati in condizioni così perfette che siamo in grado di individuare forma e disposizione delle penne su tutto il corpo.

Sebbene la maggior parte di questi dinosauri pennuti sia stata trovata in Cina, la diffusione delle specie nell’albero genealogico indica che anche la maggior parte dei teropodi in altre parti del mondo aveva le penne.

A Liaoning abbiamo una fantastica finestra sul passato grazie al tipo di conservazione trovata nei suoi depositi vulcanici.

Abbiamo anche altre prove della presenza di penne, come segni sulle ossa dell’avambraccio del Velociraptor che sono correlati alle “papille ulnari” simili a quelle in cui, nel piccione odierno, si inseriscono i legamenti delle penne remiganti.

È questo carattere nei fossili di Velociraptor provenienti dalla Mongolia che ha condotto gli esperti a ipotizzare che tutti i dromeosauri avessero piccole “ali” sull’ avambraccio, una caratteristica ora confermata dal fossile cinese di un altro nuovo dromeosauro detto Zhenyuanlong, descritto nel 2015.

Le papille ulnari sono state trovate anche nel fossile di Dakotaraptor, e gli scienziati che sono arrivati a questa scoperta, guidati da Robert DePalma del Palm Beach Museum of Natural History della Florida, hanno stimato che avesse un’apertura alare di circa un metro.

Anche gli artisti hanno un ruolo essenziale nel restituirci l’immagine viva dei dinosauri, grazie a conoscenze di anatomia e paleontologia possono andare, con congetture plausibili, anche oltre l’evidenza scientifica.

Senza paleoillustratori, come Emily Willoughby che ha creato la bella immagine pennuta del Dakotaraptor, l’aspetto esteriore di questi animali sarebbe noto solo agli scienziati che li hanno scoperti.

Nel corso degli ultimi cinque anni, i colori delle penne dei dinosauri hanno destato molto interesse, ma presto potremo avere un’ idea fondata anche del colore della loro pelle.

Già sappiamo dalle trame delle scaglie di alcuni fossili “mummificati” che Edmontosaurus (foto sotto) era probabilmente adorno di un motivo a righe, anche se non sappiamo di che colore fosse, ma numerosi studi hanno iniziato a usare i microscopi elettronici per studiare le strutture di agglomerati microscopici di pigmenti della pelle.

Qualche anno fa un team internazionale di scienziati ha usato questa tecnica per dimostrare che un rettile marino preistorico detto mosasauro aveva dorso scuro e ventre chiaro, mentre un altro rettile marino - un ictiosauro con forma simile a quella di un delfino - aveva pigmentazione completamente scura.

Fra non molto questi metodi saranno usati anche per determinare il colore dei dinosauri. La ricostruzione di animali a partire da fossili è in parte frutto di congetture, ma si tratta di congetture basate su informazioni e dati che si nutrono delle conoscenze accumulate nel corso del tempo dai paleontologi.

Mai come oggi siamo stati così vicini a sapere com’erano veramente i dinosauri.

5. L'esperimento chiave e i protagonisti

• L'esperimento chiave
  Nel 2010, Sinosauropteryx è diventato il primo dinosauro del quale disponiamo di un’illustrazione veritiera per quanto riguarda le cromie.
  Da allora, sono stati determinati i colori anche di altri dinosauri pennuti, compresi Archaeopteryx e Microraptor.
  Questo straordinario racconto di investigazione ha avuto inizio con la scoperta di melanosomi fossili.
  Si tratta di microscopici agglomerati di pigmento che si trovano all'interno di penne e peli negli uccelli e nei mammiferi viventi, e sono responsabili del colore dei nostri capelli (neri, castani, biondi, rossi e così via).
  Questi melanosomi sono incredibilmente duri e nelle condizioni ideali sono in grado di sopravvivere all'interno dei fossili per centinaia di milioni di anni.
  Quando si osservano le penne di uccello vivente al microscopio elettronico ad alta potenza, si vedono melanosomi di diverse forme.
  I fringuelli zebrati hanno "feomelanosomi" rotondi nella parte arancione delle penne ed eumelanomsomi a forma di salsiccia nelle parti nere.
  Un team guidato da Mike Benton dell'Università di Bristol ha usato questa tecnica per osservare le penne lanuginose di testa, collo e dorso di Sinosauropteryx fossilizzato.
  Hanno trovato che questo carnivoro era rossiccio con strisce bianche sulla coda. Sinosauropteryx è vissuto circa 126 milioni di anni fa in quella che è ora la Cina nordorientale.
  

• I protagonisti
  Sei scienziati innovatori che sono stati determinanti nel decifrare l’aspetto dei dinosauri:
  - 1) Richard Owen (1804-1892) era a capo di quello che è oggi il Natural History Museum. Era un anatomista e palentologo di fama, che diede la descrizione dei dinosauri in quanto gruppo. Ricostruì una serie delle prime specie note, compresi Megabsaurus, Iguanodone Hylaeosaurus.
  
  - 2) John Ostrom (1928-2005) scopri e descrisse Deinonychus, ora acclamato come una delle scoperte fossili più importanti. Lo ricostruì come veloce predatore a sangue caldo, in contrasto con la percezione che i dinosauri fossero lenti e impacciati.
  Reintrodusse l’idea che gli uccelli si fossero evoluti a partire dai dinosauri.
  
  - 3) Robert T Bakker (1945-) ha studiato con John Ostrom. Bakker ha guidato la carica del “rinascimento dei dinosauri”, formulando teorie su fisiologia e locomozione e alimentando controversie con l’ipotesi che, al contrario delle attuali lucertole, i dinosauri fossero a sangue caldo. Il verdetto in proposito non è ancora stato pronunciato.
  
  - 4) Gregory S. Paul (1954-) è un artista e paleontologo; i suoi libri e le sue accurate illustrazioni sono stati fonte di ispirazione per una generazione di artisti, e per molte delle illustrazioni di dinosauri che si vedono oggi.
  Il suo lavoro ha aperto la strada alla revisione dell’aspetto dei dinosauri degli anni 70 .
  
  - 5) Mike Benton (1956-) è un paleontologo dell’Università di Bristol. Nel 2010 ha guidato un team di ricercatori in un lavoro di determinazione del colore dei dinosauri.
  Hanno dimostrato che Synosauropteryx era ricoperto di morbide penne di colore rossiccio e bianco.
  
  - 6) Xu Xing (1956-) ha scoperto più dinosauri di qualunque altro scienziato vivente oggi, inclusi più della metà dei dinosauri pennuti ritrovati in Cina.