Mikrobit eivät tuhonneetkaan 113 miljoonaa vuotta vanhaa pterosauruksen siipeä – ne pelastivat sen

Tutkijat havaitsivat ensimmäistä kertaa steraanibiomarkkereita – kolesterolijohdannaisia – missään pterosauruksen fossiilissa . Näiden yhdisteiden hiili-isotooppianalyysi viittaa kala- tai kalmariravintoon, mikä on yhdenmukainen eläimen hampaiden ja kallon morfologian kanssa . Molekyylitodisteet tarjoavat suoran kemiallisen ikkunan pterosauruksen ravinnonhankintaan, jota pelkkä luun muoto ei pysty antamaan.

Geologinen kassakaappi: Miten monivaiheinen mineralisaatio säilytti luun kolmiulotteisena

Tutkimusryhmä dokumentoi sarjan mineraaliesteitä, jotka toimivat luonnollisena "geologisena kassakaappina" . Ensin fluoriapatiitti (kalsiumfosfaatti) muodostui nopeasti luun sisään ja sen ympärille vakauttaen hienorakenteita. Seuraavaksi peräkkäiset kalsiittikerrokset täyttivät vähitellen luuontelon. Kalsiitti on köyhtynyt hiili-13-isotoopista, mikä osoittaa sen syntyneen pterosauruksen omien rasvakudosten ja lipidien hajoamisesta . Monikerroksinen mineraalivaippa suojasi orgaanisia yhdisteitä – mukaan lukien steroidibiomarkkereita ja kollageenisäikeitä muistuttavia mikrorakenteita – kemialliselta hajoamiselta yli 113 miljoonan vuoden ajan .

Mikrobit sekä tuhoajina että säilyttäjinä

Tutkimus osoittaa monimutkaisen, monivaiheisen mineralisaatioprosessin, jota ohjasivat paikalliset redox-siirtymät (hapetus-pelkistys) varhaisen diageneesin aikana . Rikkiä hapettavat bakteerit (SOB) – tunnistettavissa niiden jättämistä mineraaleista, kuten bariitista ja selestiitistä – olivat avainasemassa . Nämä mikrobit hajottivat pehmytkudoksia ja rasvoja vapauttaen hiiltä, joka ruokki kalsiitin saostumista. Samaan aikaan niiden aktiivisuus loi kemialliset olosuhteet, jotka sulkivat luun suojaavien mineraalien sisään ennen kuin herkät rakenteet ehtivät kadota .

Miksi tämä muuttaa fossilisoitumisen sääntöjä

Perinteinen ajattelu piti happea ja mikrobien hapetusta tuhoavina – hajottavat mikrobit kuluttavat ja pyyhkivät pois pehmytkudoksia ja biomolekyylejä, ja poikkeuksellinen säilyminen vaatii hapettomia olosuhteita mikrobien toiminnan tukahduttamiseksi. Tämä tutkimus kumoaa tuon oletuksen kahdella tavalla :

• Mikrobien hapetus oli välttämätöntä, ei haitallista. Rikkiä hapettavat ja muut hajottajamikrobit eivät vain tuhonneet kudosta; ne loivat aktiivisesti geokemiallisia gradientteja, jotka ohjasivat fluoriapatiitin ja kalsiitin saostumista, mikä fyysisesti säilytti luun kolmiulotteisena .
• Hapen ja mikrobien vuorovaikutus mahdollisti biomolekyylien säilymisen. Samat hapetusprosessit, jotka hajottivat rasvakudosta, vapauttivat hiiltä kalsiitin muodostumista varten, kun taas nopeasti muodostuva mineraalikuori vangitsi ja suojasi steroidibiomarkkereita ja kollageeninkaltaisia rakenteita jatkohajoamiselta .

Kuten Grice totesi: "Sen sijaan, että happi tuhoaisi fossiileja, jotkut fossiilit säilyvät sen ansiosta, muinaisten mikrobiomien suorittamien hapetusprosessien kautta" . Tutkimusryhmä ehdottaa tätä uudeksi maailmanlaajuiseksi Lagerstätten-mekanismiksi – yleiseksi reitiksi poikkeukselliselle fossiilien säilymiselle, jota on nyt tunnistettu myös muilla fossiilikohteilla .

Suurempi kuva

Curtinin johtama tutkimus on ensimmäinen, joka on löytänyt steroidibiomarkkereita pterosauruksesta paljastaen kala-/kalmariravinnon. Se osoittaa, että monivaiheinen mineralisaatio, jota ohjasivat rikkiä aineenvaihdunnassaan käyttävät mikrobit ja paikalliset redox-siirtymät, oli avain siiven kolmiulotteiseen säilymiseen. Ja se muuttaa perusteellisesti mikrobien hapetuksen roolia puhtaasti tuhoavasta voimasta välttämättömäksi, rakentavaksi askeleeksi tietyntyyppisessä poikkeuksellisessa fossiilien säilymisessä .