Почему окаменелость возрастом 22 миллиона лет светится в ультрафиолете?⁠⁠

Анализ окаменелостей пауков возрастом около 22 миллиона лет из богатой окаменелостями горной породы в Экс-ан-Провансе, Франция, показывает, что тела паукообразных покрыты смолистым чёрным веществом. Это вещество, своего рода биополимер, вероятно, выделялось крошечными водорослями, называемыми диатомовыми, которые жили в водах озера или лагуны на древнем участке, сообщают учёные 21 апреля в журнале Communications Earth & Environment.

Этот окаменелый паук найден в числе прочих во Франции и датируется возрастом около 22 миллионов лет. Используя ультрафиолетовое освещение, которое можно увидеть на вставке, учёные обнаружили, что окаменелость была покрыта веществом, богатым серой, произведенной вероятнее всего древними диатомовыми водорослями. Это вещество могло быть ключом к сохранению окаменелости.

Биополимер не просто покрыл тела пауков — он их пропитал. Химически реагируя с богатыми углеродом экзоскелетами пауков, слизь помогла сохранить тела от разложения, позволив им быстрее и легче превратиться в окаменелости, предполагает команда.

Мысль о том, что это покрытие может играть роль в окаменении, возникла, когда исследователи поместили окаменелость паука под флуоресцентный микроскоп. К их удивлению, вещество светилось ярким жёлто-оранжевым цветом.

«Это было необычно!», — говорит геолог Элисон Олкотт из Канзасского университета в Лоуренсе (США).

По словам Олкотт, флуоресцентное изображение нарисовало яркую красочную палитру на том, что в остальном было довольно тусклой окаменелостью паука. Без освещения она едва могла отличить паука от фонового камня, но при флуоресценции окаменелость паука светилась одним цветом, фон — другим, а биополимер — третьим.

В видимом свете эта окаменелость паука возрастом примерно 22 миллиона лет кажется слабым отпечатком в скале. Используя сканирующую электронную микроскопию, исследователи обнаружили смолистое черное вещество, покрывающее части паука (видно на крупном плане тела в центре справа). При просмотре с помощью флуоресцентного изображения (вверху справа) различные компоненты окаменелости выделяются ярким цветом в зависимости от их химического состава. Здесь покрытие, богатое серой, кажется желтым, а фон, богатый кремнием, кажется розовым.

Затем исследователи попытались определить химический состав таинственного светящегося вещества. Команда обнаружила, что оранжево-жёлтое свечение возникает из-за большого количества углерода и серы. «Это заставило меня задуматься о сульфуризации, — говорит Олкотт.

Окаменелости, показанные в обычном свете и в УФ-освещении. При обычном освещении не видно многих различимых деталей, но при УФ-освещении автофлуоресценция выявляет дополнительные подробности, поскольку области паука автофлуоресцируют жёлтым (а) и красным (б).

Это реакция органического углерода с серой, которая образует прочные химические связи с углеродом, делая его более устойчивым к разложению и разрушению — подобно тому, как производители шин закаляют резину, чтобы сделать её более износостойкой.

Образцы, показывающие распределение C, S, Si, O и Ca. Химические карты показывают, что C и S совмещены в областях окаменелости, где находится чёрный полимер. Окаменелости паука содержат Si и O.

В наше время такой запас серы поступает из липких выделений диатомовых водорослей — микроводорослей, плавающих во многих водах по всему миру. Когда эти выделения встречаются с насыщенными углеродом морскими частицами, направляющимися на дно океана, этот процесс сульфуризации помогает удерживать углерод на месте и, возможно, удерживать его на морском дне.

Диатомовая водоросль Fragilariopsis kerguelensis под микроскопом

Точно так же сульфуризация может помочь сохранить тонкие богатые углеродом окаменелости, помогая им выдержать испытание миллионами лет геологического времени, говорит Олкотт. Учёные часто замечали диатомовые водоросли в горных породах, содержащих ископаемые, в Экс-ан-Провансе, а также во многих подобных местах, богатых ископаемыми, добавляет она.

Сохранение паукообразных могло происходить следующим образом: мёртвый паук, плававший в воду, покрылся липкой слизью диатомовых водорослей. Слизь вступила в химическую реакцию с хитиновым экзоскелетом паука, пропитывая его и сохраняя экзоскелет практически неповреждённым и готовым к окаменению.

«Неизвестно, могли ли другие водоросли, производящие биополимеры, помочь окаменеть мягкотелым существам ещё более раннего периода, например, во время расцвета форм жизни кембрийского периода, начавшегося около 541 миллиона лет назад. Но было бы действительно интересно узнать это», — говорит Олкотт.

_______________________________________________________________

Публикации:

A.N. Olcott et al. The exceptional preservation of Aix-en-Provence spider fossils could have been facilitated by diatoms. Communications Earth & Environment. Published online April 21, 2022. doi: 10.1038/s43247-022-00424-7.

M.R. Raven, R.G. Keil and S.M. Webb. Rapid, concurrent formation of organic sulfur and iron sulfides during experimental sulfurization of sinking marine particles. Global Biogeochemical Cycles. Published online September 13, 2021. doi: 10.1029/2021GB007062.