微小的藻类可能有助于保存2250万年前的蜘蛛化石

碳汇土壤课程 2024-09-25 06:21:54
微小的藻类可能有助于保存2250万年前的蜘蛛化石

一只来自艾克斯普罗旺斯地层的蜘蛛化石覆盖着同一化石的荧光显微镜图像,显示它在紫外线下的荧光。致谢:Alison Olcott.。

据报道,被称为硅藻的微小生物可能有助于保存超过2200万年前的稀有蜘蛛化石一份新报纸由美国的研究人员完成。

化石对于理解我们星球的历史至关重要,但是有些东西比其他东西更容易变成化石。为了理解原因,让我们简单回顾一下化石如何形成.

像骨头和牙齿这样的矿化结构最有可能变成化石;当动物死亡时,它们的软组织通常会被吃掉或腐烂掉,留下更持久的矿化结构。如果一具骨骼被埋在沉积物中,它可能会变成化石,因为地下水中的矿物质会逐渐渗入骨骼,结晶,并变成与骨骼形状完全相同的石头。这被称为“石化”,字面意思是“变成岩石”。

然而,像昆虫和蜘蛛这样的节肢动物没有骨头。相反,他们有一个艰难的外骨骼由碳质材料制成聚合物叫做几丁质——实际上是糖的一种。这种非矿化结构不太可能保留在化石记录中——我们对它们的石化过程没有像对骨骼一样的了解。

可以找到稀有节肢动物化石的一个地方是法国艾克斯普罗旺斯附近的地质构造。堪萨斯大学的艾莉森·奥尔科特和她当时的研究生马修·唐恩领导的科学家们在那里发现了蜘蛛化石,从而有了新的发现。

“马特正在描述这些化石,我们决定——或多或少是一时兴起——把它们放在发荧光的用显微镜看看发生了什么,”奥尔科特回忆道。

“令我们惊讶的是,它们会发光,所以我们对这些化石发光的化学成分非常感兴趣。”

Aix-en-Provence地层的蜘蛛化石,白盒指示扫描电子显微镜图像的位置,以及左上所示的硫(黄色)和二氧化硅(粉色)的化学图。这些照片一起揭示了化石上富含黑色硫的聚合物和两种硅质微藻的存在:化石上的直硅藻垫和周围基质中分散的中心硅藻。致谢:艾莉森·奥尔科特。

奥尔科特和他的同事发现,蜘蛛化石含有一种由碳和硫组成的黑色聚合物,并被称为硅藻的微小藻类包围和覆盖。硅藻分泌一种叫做胞外多糖(EPS)的粘性物质。

奥尔科特解释说:“这些微藻制造出粘稠的胶质——这就是它们粘在一起的方式。”。

“我假设这些微藻的化学成分以及它们挤出的物质,实际上使这种化学反应有可能保护蜘蛛。”

研究人员提出,蜘蛛外骨骼中的几丁质和EPS中的硫之间的化学反应使化石得以保存。该过程类似于硫化这是一种利用硫磺和热量使汽车轮胎和其他产品中的橡胶更加耐用的工业处理方法。

奥尔科特说:“硫化作用吸收碳,并使其与硫交联,从而稳定碳,这就是为什么我们对橡胶进行硫化,以使其寿命更长。”。

“我认为这里发生的化学变化是蜘蛛的外骨骼是几丁质,由碳单元彼此靠近的长聚合物组成,这是硫桥进入并真正稳定事物的完美环境。”

她想看看这种假设的保存过程是否得到了来自其他含有硅藻的化石地点的证据的支持。

“在新生代世界上所有其他特殊的化石保存地点中,大约80%都与这些微藻有关,”她指出。

蜘蛛腹部化石的扫描电子图像揭示了化石上的黑色聚合物和两种微藻的存在:化石上的直硅藻垫和周围基质中分散的中心硅藻。这张图片被硫(黄色)和硅(粉红色)的化学图覆盖,揭示了虽然微藻是硅质的,但覆盖化石的聚合物富含硫。致谢:艾莉森·奥尔科特。

这个有趣的新发现可能是新冠肺炎疫情为数不多的优点之一。2020年,奥尔科特和家人被锁在了一起,她不得不改变自己的研究方法。

“我真的认为这项研究部分是疫情科学的成果,”她说。

“我花了很多时间研究这些图像和化学图谱,并以一种真正的方式探索它们,如果所有的实验室都开放,我们可以进去做更多的常规工作,这可能不会发生,”她说。

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