David DeMar si muoveva a carponi su un affioramento roccioso del Montana quando notò un piccolo nodulo rossiccio, poco più grande di mezza pallina da golf. Lo raccolse, lo girò tra le mani e, osservandolo con una lente, vide emergere qualcosa che in oltre cent’anni di ricerche in quella zona nessuno aveva mai trovato: una minuscola piuma fossilizzata. Era il 2016. Quel sasso, come si sarebbe poi scoperto, era tutt’altro che raffinato nella sua origine: si trattava infatti di escrementi fossilizzati di un dinosauro, risalenti a circa 66 milioni di anni fa.
Quella piuma visibile in superficie era solo la punta dell’iceberg. Sottoponendo il coprolite a una scansione micro-TAC, il team di ricerca ha scoperto altre piume, frammenti ossei appartenenti a un antico uccello acquatico e persino piccolissime squame di pesce. Un pasto racchiuso dentro un altro pasto, conservato nella roccia dalla fine del Cretaceo: probabilmente un uccello aveva ingerito un pesce, e successivamente un dinosauro aveva ingerito l’uccello. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Current Biology.
Una piuma emergeva dagli escrementi fossilizzati
Il reperto, catalogato con la sigla UWBM 103150, proviene dagli strati più recenti della formazione Hell Creek, l’area rocciosa tra Montana e Stati confinanti che custodisce testimonianze degli ultimissimi milioni di anni dell’epoca dei dinosauri. La ricerca attribuisce il coprolite a un teropode carnivoro di taglia media. Stabilire con precisione l’identità dell’animale che lo ha prodotto resta impossibile; tra i possibili responsabili gli studiosi citano un giovane esemplare di Tyrannosaurus rex oppure di Nanotyrannus. Potrebbe dunque trattarsi effettivamente di escrementi di tirannosauro, anche se dopo 66 milioni di anni la cautela nel condizionale è d’obbligo.
Per comprendere realmente cosa contenesse quel reperto, i ricercatori hanno esaminato la composizione minerale del fossile e impiegato la tomografia computerizzata ad alta risoluzione, raccogliendo migliaia di scansioni a raggi X per ottenere una ricostruzione tridimensionale dell’interno. Con l’avanzare dell’elaborazione dei dati, sono emerse progressivamente piume, ossa e squame rimaste sepolte all’interno della massa fossile.
Lo stato di conservazione della piuma principale è notevole. Mostra un rachide, l’asse centrale, con sezione quasi quadrata e una parte interna spugnosa: una struttura al tempo stesso leggera e resistente, molto simile a quella riscontrabile negli uccelli attuali. Le barbe risultano particolarmente compatte, un dettaglio che limita l’infiltrazione dell’acqua, tipico degli uccelli oggi adattati alla vita in ambiente acquatico. Secondo gli autori dello studio, si tratterebbe probabilmente della piuma meglio preservata mai rinvenuta in rocce dell’era Mesozoica.
Prima il pesce, poi l’uccello, infine il dinosauro
A fornire un’identità plausibile a quelle piume sono stati principalmente i piccoli frammenti ossei rinvenuti nelle vicinanze. Con buona probabilità appartengono a un esperornitiforme, un gruppo oggi estinto di uccelli acquatici vissuti durante il Cretaceo. Molti di essi non erano in grado di volare, possedevano denti e arti specializzati per muoversi sott’acqua, con abitudini che per alcuni aspetti richiamano quelle delle attuali strolaghe.
Fino a oggi le loro piume erano rimaste del tutto ignote. Quelle ritrovate all’interno del coprolite rappresentano quindi le prime mai attribuite agli esperornitiformi e presentano una combinazione singolare: alcune mostrano caratteristiche già decisamente moderne, adatte a respingere l’acqua; altre, individuate tramite la scansione micro-TAC all’interno del fossile, conservano invece tratti più arcaici, con un aspetto morbido e filamentoso.
A completare il quadro ci sono due minuscole squame riconducibili a un pesce della famiglia dei gar, pesci con squame dure e corazzate ancora presenti oggi in Nord America. Gli autori interpretano questi resti come testimonianza dell’ultimo pasto consumato dall’uccello: il pesce sarebbe stato catturato e ingerito dall’esperornitiforme poco prima che quest’ultimo finisse a sua volta nello stomaco del dinosauro.
Un coprolite che a prima vista sembrava poco più che un semplice sasso conserva così almeno tre anelli della medesima catena alimentare: il pesce, l’uccello che lo aveva predato e il grande carnivoro che aveva predato l’uccello. Una scena vissuta poco prima della grande estinzione di fine Cretaceo, arrivata fino a noi attraverso il mezzo meno elegante possibile, ma sorprendentemente efficace nel preservare informazioni.
Quelle piume potrebbero spiegare perché alcuni uccelli si estinsero
È a questo punto che la scoperta supera in interesse il semplice pasto di un dinosauro. Gli esperornitiformi erano parenti relativamente prossimi dei Neornithes, il gruppo che comprende tutti gli uccelli ancora esistenti. Gli esperornitiformi si estinsero durante il grande evento di 66 milioni di anni fa; i Neornithes, invece, riuscirono a sopravvivere.
Una delle teorie avanzate nel tempo sostiene che vivere in ambienti acquatici avrebbe potuto favorire la sopravvivenza di alcuni uccelli dopo l’impatto dell’asteroide. Gli esperornitiformi però complicano notevolmente questa ipotesi: erano perfettamente adattati all’acqua eppure si estinsero comunque.
Le piume rinvenute nel coprolite suggeriscono una pista alternativa. Insieme a penne già molto simili a quelle moderne, questi animali possedevano ancora piume corporee di tipo più primitivo. Jingmai O’Connor e i suoi colleghi ipotizzano che un isolamento termico meno efficace, unito forse a differenze nei cicli di muta del piumaggio, possa aver reso alcuni gruppi maggiormente vulnerabili al drastico abbassamento delle temperature seguito all’impatto dell’asteroide.
Si tratta di un’ipotesi plausibile, non certo della spiegazione definitiva sulla sopravvivenza degli uccelli moderni. Lo stesso studio parla di un fattore che potrebbe aver influito sulla selettività dell’estinzione: da un singolo coprolite e da poche piume non si può ricostruire da sole il destino di intere famiglie animali. Il reperto dimostra però che forme di piumaggio moderne e primitive coesistevano ancora praticamente alla vigilia dell’estinzione.
La scoperta apre inoltre un luogo piuttosto insolito dove cercare ulteriori reperti simili. Questa piuma è stata individuata perché il coprolite si era fratturato esattamente nel punto giusto, lasciandola visibile. Ora i ricercatori suggeriscono di sottoporre altri escrementi fossilizzati alla scansione micro-TAC: al loro interno potrebbero essere sopravvissuti piume, peli e altri tessuti che normalmente il tempo distrugge senza lasciare traccia.
Per oltre un secolo, a Hell Creek si sono cercati principalmente denti, ossa e scheletri completi. La prossima grande scoperta potrebbe invece nascondersi in un escremento fossilizzato che nessuno aveva ancora pensato di analizzare con la tomografia computerizzata.