Fosilele strălucitoare de păianjen pot exista datorită substanței mici de alge

Ingredientul secret pentru conservarea fosilelor într-un site francez faimos nu ar fi găsit într-o carte de bucate Julia Child. A fost o substanță lipicioasă făcută de microalge, sugerează cercetătorii.

O analiză a fosilelor de păianjen vechi de aproximativ 22 de milioane de ani dintr-o formațiune de rocă bogată în fosile din Aix-en-Provence, Franța, dezvăluie că corpurile arahnidelor erau acoperite cu o substanță neagră gudronoasă. Acea substanță, un fel de biopolimer, a fost probabil secretată de alge minuscule numite diatomee care trăiau în apele lacului sau lagunei din locul antic, anunță oamenii de știință pe 21 aprilie în Comunicații Pământ și Mediu.

Biopolimerul nu doar a acoperit corpurile păianjenilor, ci ia murat. Reacționând chimic cu exoscheletele bogate în carbon ale păianjenilor, substanța a ajutat la conservarea corpurilor de la descompunere, permițându-le să devină mai ușor fosile, ipoteza echipa.

Un indiciu că această acoperire ar putea juca un rol în fosilizare a venit atunci când cercetătorii, dintr-un capriciu, au plasat o fosilă de păianjen sub un microscop cu fluorescență. Spre surprinderea lor, substanța strălucea într-un galben-portocaliu strălucitor. „A fost minunat!” spune geologul Alison Olcott de la Universitatea din Kansas din Lawrence.

Imaginile fluorescente au pictat o paletă strălucitoare și colorată pe ceea ce altfel era o fosilă de păianjen destul de slabă, spune Olcott. În original, abia putea să deosebească păianjenul de stânca de fundal. Dar sub fluorescență, spune ea, fosila păianjen strălucea într-o culoare, fundalul în alta și biopolimerul într-o a treia.

Acea descoperire – împreună cu oprirea bruscă la începutul anului 2020 a oricăror planuri suplimentare de colectare de fosile din cauza pandemiei de COVID-19 – a schimbat rapid accentul muncii echipei. „Dacă ar fi fost vremuri normale, aceasta ar fi fost o notă secundară într-un studiu de taxonomie” care clasifică păianjenii antici, spune Olcott. În schimb, „trebuia să explorez ceea ce aveam”, adaugă ea. „Am fost eu și aceste imagini.”

În continuare, cercetătorii au încercat să identifice componența chimică a substanței misterioase. Strălucirea galben-portocalie, a descoperit echipa, provine din abundența de carbon și sulf din acoperire. „Asta m-a făcut să mă gândesc la sulfurare”, spune Olcott.

o fosilă de păianjen cu o inserție care arată o substanță gudronoasă care acoperă o parte a păianjenului
Sub lumină vizibilă, această fosilă a unui păianjen vechi de aproximativ 22 de milioane de ani apare ca o impresie slabă în stâncă. Folosind microscopia electronică cu scanare, cercetătorii au spionat o substanță neagră neagră care acoperă părți ale păianjenului (văzută în prim-plan al corpului în centru dreapta). Când sunt privite cu imagini cu fluorescență (dreapta sus), diferite componente din fosilă ies în evidență în culori strălucitoare, pe baza chimiei lor. Aici, stratul bogat în sulf apare galben, în timp ce fundalul bogat în siliciu apare roz.A. OlcottSub lumină vizibilă, această fosilă a unui păianjen vechi de aproximativ 22 de milioane de ani apare ca o impresie slabă în stâncă. Folosind microscopia electronică cu scanare, cercetătorii au spionat o substanță neagră neagră care acoperă părți ale păianjenului (văzută în prim-plan al corpului în centru dreapta). Când sunt privite cu imagini cu fluorescență (dreapta sus), diferite componente din fosilă ies în evidență în culori strălucitoare, pe baza chimiei lor. Aici, stratul bogat în sulf apare galben, în timp ce fundalul bogat în siliciu apare roz.A. Olcott

Sulfurarea este reacția carbonului organic cu sulful, care formează legături chimice puternice cu carbonul, făcându-l mai rezistent la degradare și defalcare – similar cu modul în care producătorii de anvelope întăresc cauciucul pentru a-l face mai durabil. Procesul necesită o sursă de sulf disponibilă pentru lipire.

În vremurile moderne, o astfel de aprovizionare provine din secrețiile lipicioase bogate în sulf ale diatomeelor, microalge găsite plutind în multe ape din întreaga lume. Când aceste secreții întâlnesc particule marine încărcate cu carbon care se îndreaptă spre fundul oceanului, acest proces de sulfurare ajută la blocarea carbonului în loc și, eventual, la menținerea îngropată în fundul mării.

În mod similar, sulfurarea ar putea ajuta la conservarea fosilelor delicate bogate în carbon, ajutându-le să reziste testului a milioane de ani de timp geologic, spune Olcott. Oamenii de știință au observat adesea diatomee în formațiunile de rocă purtătoare de fosile din Aix-en-Provence, precum și în multe situri similare bogate în fosile, adaugă ea. „Toată lumea vede diatomee peste tot. Gândindu-mă la asta și la chimie, am spus: „Stai puțin. Toate piesele sunt aici pentru a face această chimie să se întâmple.’”

Conservarea arahnidelor ar fi putut decurge astfel: un păianjen mort, plutind în coloana de apă, s-a acoperit cu substanța lipicioasă a diatomeelor. Sucul a reacționat chimic cu exoscheletul de chitină al păianjenului, mai mult sau mai puțin murându-l și păstrând exoscheletul în mare parte intact și gata pentru fosilizare.

Acest scenariu „are sens pe baza a ceea ce știm despre ciclul sulfului organic în mediile moderne până acum”, spune Morgan Raven, geochimist organic la Universitatea din California, Santa Barbara. Oamenii de știință au încă multe de învățat despre condițiile care permit materialelor precum chitina să se sulfureze, spune Raven. „Dar acest studiu evidențiază de ce contează asta.”

De exemplu, dacă sulfurarea ajută în mod selectiv la conservarea unor tipuri de materie organică – cum ar fi fosilele cu corp moale -, aceasta „ar putea fi un filtru crucial pentru înregistrarea fosilelor noastre, influențând ceea ce facem și nu știm despre evoluția plantelor și animalelor”, ea. adaugă.

Acest proces de sulfurizare asistată de diatomee ar fi putut să fi funcționat în alte situri bogate în fosile în timpul erei cenozoice, spune Olcott. Acest interval de timp a început acum 66 de milioane de ani, după ce un asteroid a pus capăt Epocii Dinozaurilor și continuă până în prezent. Înainte de acea epocă, diatomeele nu erau răspândite. Acest lucru nu s-a întâmplat până când ierburile purtătoare de siliciu au răsărit în întreaga lume în timpul Cenozoicului, oferind o sursă gata de silice pentru ca micile creaturi să-și construiască corpurile delicate (SN: 5/1/19).

Nu se știe dacă alte alge producătoare de biopolimeri ar fi putut ajuta la fosilizarea unor creaturi cu corp moale chiar și mai devreme, cum ar fi în timpul înfloririi formelor de viață din perioada Cambriană, începând cu aproximativ 541 de milioane de ani în urmă, spune Olcott (SN: 24/04/19). „Dar ar fi foarte interesant să extindem acest lucru mai mult.”