I en første, forskere identificerer rødlig farve i et gammelt fossil

Forskere har for første gang opdaget kemiske spor af rødt pigment i et gammelt fossil - en usædvanligt velbevaret mus, ikke ulig nutidens markmus, der strejfede rundt på markerne i det, der nu er den tyske landsby Willershausen for omkring 3 millioner år siden.

Undersøgelsen afslørede, at det uddøde væsen, kærligt tilnavnet "mægtig mus" af forfatterne, var klædt i brun til rødlig pels på ryggen og siderne og havde en lille hvid mave. Resultaterne blev offentliggjort i dag i Naturkommunikation .

Det internationale samarbejde, ledet af forskere ved University of Manchester i Storbritannien, brugt røntgenspektroskopi og flere billedbehandlingsteknikker til at detektere den delikate kemiske signatur af pigmenter i denne for længst uddøde mus.

"Livet på Jorden har fyldt fossiler med et væld af information, som først for nylig har været tilgængelig for videnskaben, " siger Phil Manning, en professor i Manchester, der var med til at lede undersøgelsen. "En række nye billedbehandlingsteknikker kan nu implementeres, som tillader os at kigge dybt ind i en fossil organismes kemiske historie og de processer, der har bevaret dens væv. Hvor vi engang så blot mineraler, nu plukker vi forsigtigt de 'biokemiske spøgelser' fra lange uddøde arter."

Forskerholdet, som omfatter forskere fra det amerikanske energiministeriums SLAC National Accelerator Laboratory, brugte røntgenstråler fra SLACs Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) og Diamond Light Source (DLS) i U.K.

At male et billede af fortiden

Farve spiller en afgørende rolle i de selektive processer, der har styret udviklingen i hundreder af millioner af år. Men indtil for nylig, teknikker, der blev brugt til at studere fossiler, var ikke i stand til at udforske pigmenteringen af ​​gamle dyr, som er afgørende, når de rekonstruerer præcis, hvordan de så ud.

Dette seneste papir markerer et gennembrud i evnen til at opløse fossiliserede farvepigmenter i for længst forsvundne arter ved at kortlægge nøgleelementer forbundet med pigmentet melanin, det dominerende pigment hos dyr. I form af eumelanin, pigmentet giver en sort eller mørkebrun farve, men i form af pheomelanin, det giver en rødlig eller gul farve.

Opbygning af fundamentet

Indtil for nylig, forskerne havde fokuseret på spor af elementer, der vides at være forbundet med eumelanin, som i tidligere forsøg afslørede mørke og lyse mønstre i de første fugles fjer, inklusive Archaeopteryx det berømte fossil, der først tilbød en klar forbindelse mellem dinosaurer og fugle.

I 2016, medforfatter Nick Edwards, videnskabsmand ved SLAC, ledet en undersøgelse, der påviste potentialet til at skelne mellem eumelanin og pheomelanin i moderne fuglefjer. Dette arbejde gav et kemisk benchmark for dette seneste papir, som for første gang viste, at det er muligt at opdage det uhåndgribelige røde pigment, som er langt mindre stabil over geologisk tid, i gamle fossiler.

"Vi var nødt til at opbygge et stærkt fundament ved hjælp af moderne dyrevæv, før vi kunne anvende teknikken på disse gamle dyr, " sagde Edwards. "Det var virkelig et vendepunkt i at bruge kemiske signaturer til at knække farven af ​​gamle dyr med blødt vævsfossiler."

For at afsløre fossile mønstre i den mægtige mus, Manchester-holdet brugte SSRL og DLS til at bade fossilerne i intense røntgenstråler. Interaktionen af ​​disse røntgenstråler med spormetaller fundet i pigmenter gjorde det muligt for holdet at rekonstruere den rødlige farve i musens pels.

"Fossilierne brugt i denne undersøgelse bevarer fantastiske strukturelle detaljer, men vores arbejde understreger, at sådan enestående bevaring også kan føre til ekstraordinære kemiske detaljer, der ændrer vores forståelse af, hvad der er muligt at opløse i fossiler, " sagde Manchester professor i geokemi Roy Wogelius, der ledede undersøgelsen. "Undervejs lærte vi så meget mere om kemien ved pigmentering i hele dyreriget"

Tilføjelse af en ny dimension

Nøglen til deres arbejde var at fastslå, at spormetaller blev inkorporeret i den fossiliserede musepels på nøjagtig samme måde, som de binder til pigmenter hos dyr med høje koncentrationer af rødt pigment i deres væv.

"Når du forsker inden for et bestemt område, omfanget af dine teknikker kan udvikle sig, siger Uwe Bergmann, medforfatter og en fremtrædende stabsforsker ved SLAC, der ledede udviklingen af ​​røntgenfluorescensbilleddannelsen, der blev brugt i denne forskning. "Håbet er, at du kan udvikle et værktøj, der bliver en del af standardarsenalet, når noget nyt studeres, og jeg mener, at anvendelsen på fossiler er et godt eksempel."

Indsatsen, som involverede fysik, palæontologi, organisk kemi og geokemi, informerer forskerne om, hvad de skal kigge efter i fremtiden.

"Vores håb er, at disse resultater vil betyde, at vi kan blive mere sikre på at rekonstruere uddøde dyr og derved tilføje endnu en dimension til studiet af evolution, siger Wogelius.