Brytyjsko-amerykańskiemu zespołowi naukowców udało się ujawnić za pomocą silnego mikroskopu strukturę chemiczną starożytnych skamielin. Odkryli, że nawet skamieliny datujące się na erę paleozoiczną, która trwała od około 542 do 251 milionów lat temu, zawierają chitynę i białko strukturalne. Substancje te są łatwo rozkładane przez mikroorganizmy. Naukowcy są przekonani, że ich odkrycia, opublikowane w czasopiśmie Geology, mogą mieć ogromne znaczenie dla poznania skamielin organicznych.

Pośród członków zespołu znaleźli się profesor George Cody z Laboratorium Geofizycznego przy Carnegie Institution for Science in Washington, USA, i profesor Andrew C. Scott w Wydziału Nauk o Ziemi Royal Holloway, Uniwersytetu w Londynie, Wlk. Brytania.

Najstarszą sygnaturę molekularną kompleksu chitynowo-białkowego odkryto wcześniej w skamielinach kenozoicznych liczących sobie 25 milionów lat, podczas gdy pozostałości białka strukturalnego odkryto w skamielinach mezozoicznych sprzed 80 milionów lat. W ramach ostatnich badań naukowcy odkryli relikty kompleksu białkowo-chitynowego w skamielinach stawonogów z ery paleozoicznej - odkrycie dotąd niewyobrażalne.

Obok innych wspólnych cech, stawonogi charakteryzują się szkieletem zewnętrznym albo kutykulą. Zewnętrzna część kutykuli jest zbudowana z kompozytu włókien chitynowych osadzonych w macierzy białkowej. Zważywszy na fakt, że chityna i białko strukturalne są łatwo rozkładane przez mikroorganizmy, naukowcy założyli, że substancje te będą występować jedynie w późniejszych skamielinach. Jednak w toku badania pozostałości skamieliny kutykuli skorpiona sprzed 310 mln lat z amerykańskiego stanu Illinois oraz eurypterida - wymarłego stawonoga w typie skorpiona, prawdopodobnie spokrewnionego ze skrzypłoczami - z Ontario w Kanadzie sprzed 417 mln lat, profesor Cody wraz z zespołem odkrył, że to nieprawda.

Naukowcy zmierzyli, za pomocą zaawansowanego przyrządu analitycznego w ośrodku Advanced Light Source w USA, absorpcję widm promieni rentgenowskich niskiej energii przez węgiel, azot i tlen w skamielinach. Pomiary wykonano w rozdzielczości rzędu 25 nanometrów. Naukowcy wykazali, że większa część węgla, azotu i tlenu odkryta w tych paleozoicznych skamielinach pochodzi z kompleksu białkowo-chitynowego.

"Wyniki badań pokazują, że skamieniała kutykula stawonoga jest nanoskalowym kompozytem wosków i rozłożonego, ale nadal bogatego w azot, kompleksu chitynowo-białkowego" - czytamy w artykule.

Zdaniem naukowców nie zaskakuje fakt, że materiał białkowo-chitynowy został nieco rozłożony w toku procesów chemicznych lub częściowego rozkładu bakteryjnego.

"Nie ma wątpliwości, że makromolekuła skamieliny znacznie się różni od początkowego kompleksu chitynowo-białkowego współczesnej kutykuli" - napisano w artykule. "Różnice te można zinterpretować jako wynik znacznego (ale nie całkowitego) rozkładu bakteryjnego oraz możliwej, późniejszej zmiany diagenetycznej" - dodają.

"Rozległa degradacja wiązań estrowych, amidowych i glikozydowych spowodowała prawdopodobnie zniszczenie znacznej części kompleksu chitynowo-białkowego i uwolnionych kwasów tłuszczowych", podczas gdy "usunięcie wody z chityny spowodowało pojawienie się nienasyconego węgla, który zwiększa intensywność absorpcji na obszarze aromatycznym i/lub etylenowym".

Profesor Scott twierdzi, że badania "pogłębią naszą wiedzę na temat procesu fosylizacji, a nowa technika umożliwia ujawnianie własności chemicznych skamielin bez ich całkowitego zniszczenia".

Szczątkowy kompleks białkowo-chitynowy może odgrywać "kluczową rolę w konserwacji skamielin organicznych poprzez zapewnienie substratu zabezpieczonego przed całkowitym rozkładem przez powłokę substancji woskowatych, która chroni stawonogi przed wysuszeniem" - twierdzi.

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Cody, G.D., et al. (2011) Molecular signature of chitin-protein complex in Paleozoic arthropods. Geology, publikacja z dnia 3 lutego. DOI:10.1130/G31648.1