En kunstners forestilling af 3 millioner-år-gamle mus med rødlig farve. Illustration: Stuart Dam og Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
Omkring 3 millioner år siden, at en lille mus med rødlig pels på ryggen og en hvid bug løb tværs over den landskab af, hvad der nu er Tyskland. Vi ved, at dette takket være et bemærkelsesværdigt gennembrud, hvor rødlig farve pigment, der blev fundet i et gammelt fossil—en videnskabelig første.
Fossiler med spor af blødt væv er særdeles sjælden, hvilket gør det vanskeligt—hvis ikke umuligt—for forskerne til at bestemme farven på en prøve, tekstur af huden, og andre vigtige kosmetiske og funktionelle egenskaber. Uden denne information, kan forskerne ikke være sikre på, når visse fysiske egenskaber opstået i et arter, og hvordan det har udviklet sig over tid.
Ny forskning offentliggjort tirsdag i Nature Communications beskriver en ny teknik, hvor forskere, for første gang, var i stand til at opdage rødlig farve pigment i en 3 millioner år gamle fossile mus. Ved hjælp af x-ray spectrography, kemiske billedbehandling og andre teknikker, forskere fra University of Manchester og flere andre institutioner viste, at den uddøde markmusen havde rødlig til brun pels på ryggen og en hvid bug. Spændende, den nye teknik kunne anvendes til at påvise rødlig farve på andre fossiler bevare spor af blødt væv.
“De fossiler, vi har studeret, har det store potentiale til at låse op for mange hemmeligheder af den oprindelige organisme. Vi kan rekonstruere centrale facetter af livet, døden og den efterfølgende begivenheder, der påvirker bevarelse før og efter begravelse,” sagde Phil Manning, føre palæontolog på papir og professor ved UM, i en pressemeddelelse. “At unpick denne komplicerede fossile kemiske arkiv kræver et tværfagligt team til at kombinere deres bestræbelser på at slå dette problem.”
Faktisk, den nye undersøgelse, der kaldes for eksperter inden for fysik, palæontologi og kemi i henhold til Manning. En central udfordring var at udvikle en ny teknik til kræsne rød farve pigmenter i et gammelt fossil. For at gøre det, forskerne havde til at kortlægge den kemiske elementer, der er forbundet med pigment melanin—den dominerende pigment i dyr. For den røde farve, den version af melanin er pheomelanin, og for farven sort, det er eumelanin. I fossiler, der er det røde pigment er sjældnere og mere vanskeligt at opdage, da det er mindre stabil over store tidsskalaer.
Fossilet af den 3-millioner-år-gamle uddøde markmusen. Billede: University of Göttingen
Forud for den nye undersøgelse, forskere allerede havde udviklet en teknik til påvisning af eumelanin i gamle fossiler. Dette blev gjort, for eksempel, for at vise, at archaeopteryx, en tidlig fugl-lignende dinosaur, havde sorte fjer. Relatedly, Bristol University palæontologer anvendt en lignende tilgang til at vise, at nogle dinosaurer havde lysere farve på deres underside og mørkere farve på toppen—en form for camouflage kendt som countershading.
For tre år siden, Nick Edwards, der er medforfatter på den nye undersøgelse, og en forsker ved SLAC National Accelerator Laboratory, der viste, at det var muligt at skelne eumelanin pigmenter fra pheomelanin pigmenter i moderne fugle, en opdagelse, der er etableret vigtigt grundlag for, at den nye undersøgelse.
“Vi var nødt til at opbygge et stærkt fundament ved hjælp af moderne animalsk væv, før vi kunne anvende teknikken til disse gamle dyr,” sagde Edwards i en SLAC erklæring. “Det var virkelig et vendepunkt i brug af kemiske signaturer til at knække farvelægning af gamle dyr med bløde væv fossiler.”
En falsk-farve billede, som viser den fossile kemi af de gamle mus. Blå er calcium i knoglerne, grøn er zink, og rød er en organisk svovl. Både zink og svovl er forbundet med biokemi af røde pigment. Regioner er rige på både zink og svovl er vist i gul. Billede: SLAC National Accelerator LaboratoryFor den nye undersøgelse har forskerne brugt en ekstraordinær 3 millioner år gamle fossil af en uddød markmusen fundet tæt på den tyske landsby Willershausen. De fossile, døbt “mighty mouse”, blev sprængt af X-ray stråling ved Stanford synkrotronstråling Lightsource og på Diamond Light Source i det Forenede Kongerige. Dette gjorde det muligt for forskerne at studere samspillet af X-stråler med kemi af fossile brændstoffer. Tricket var at spotte spore metaller, der engang var til stede i det bløde væv i levende organismer.
“Hvor når vi så blot mineraler, nu vi forsigtigt unpick “biokemiske spøgelser” af lange uddøde arter,” siger Manning.
Observationer viste, at de spormetaller i den fossile sammen med den organiske kemikalier på samme måde, som den gør i levende væsener med en høj koncentration af røde pigment i deres væv. Dette resulterede i identifikation af pheomelanin i den forstenede mus pels.
“At finde countershading i en 3 millioner år gamle mus er pæn og viser, hvordan moderne analytiske teknikker, der kan give vigtige oplysninger om, at de traditionelle undersøgelse nærmer sandsynligvis ville have savnet,” Michael Pittman, en palæontolog ved University of Hong Kong, der ikke var involveret i den nye undersøgelse, fortalte Gizmodo.
Pittman sagde, at hans eget arbejde med at udvikle Laser Stimuleret Fluorescens billeddannelse er ens i denne henseende, som han brugte til at afsløre det første eksempel på countershading i dinosaurer.
Spændende, det nye, ikke-destruktiv teknik kunne bruges til at studere andre fossiler.
“Beslutning af pheomelanin pigment rest skulle nu være muligt, ved hjælp af en kombination af kemiske billedbehandling og X-ray-spektroskopi, i det mindste for prøver med en alder, som er lig med eller mindre end 3 millioner år,” forfatterne skrev i den nye undersøgelse.
Forhåbentlig vil disse fremtidige bestræbelser vil fortsætte med at tilføje farve til hvad der engang var en monokrom tidligere.
Dele Denne Historie