La structure chimique des fossiles dévoilée
Une équipe de chercheurs américains et britanniques est parvenue à révéler la structure chimique d'anciens fossiles grâce à un microscope puissant. Ils ont découvert que même les fossiles qui dataient de l'ère paléozoïque (de 542 à 251 millions d'années en arrière) contenaient de la chitine, un polysaccharide, et des protéines structurelles. Ces matériaux sont facilement dégradés par les micro-organismes. D'après les chercheurs, ces découvertes, publiées dans la revue Geology, nous permettront de mieux comprendre les archives de fossiles organiques. L'équipe comprenait le professeur George Cody du Geophysical Laboratory du Carnegie Institution for Science à Washington (États-Unis) et le professeur Andrew C. Scott du département de sciences de la terre du Royal Holloway de l'université de Londres aux Royaume-Uni. La plus vieille signature moléculaire du complexe chitine/protéine avait été découverte dans un fossile du Cénozoïque vieux de 25 millions d'années; quant aux restes de protéines structurelles, on en a trouvé dans des fossiles du Mésozoïque datant d'il y a 80 millions d'années. Mais dans cette dernière étude, les scientifiques ont trouvé des reliques de complexes de protéines/chitine dans des fossiles d'arthropodes de l'ère paléozoïque, une découverte sans précédent. Les arthropodes possèdent généralement des exosquelettes ou des cuticules. Les portions externes de ces cuticules sont composées de fibres de chitine intégrées à une matrice protéique. La chitine et les protéines structurelles sont facilement dégradées par les micro-organismes, aussi les chercheurs pensaient qu'ils n'en retrouvaient que dans les fossiles plus récents. Pourtant, le professeur Cody et son équipe ont découvert que cela n'était pas le cas en étudiant les restes d'une cuticule de scorpion âgé de 310 millions d'années dans l'État de l'Illinois, ainsi que celui d'un euryptéride (un ancêtre du scorpion) vieux de 417 millions d'années, probablement apparenté aux limules, provenant d'Ontario, au Canada. À l'aide d'un instrument analytique sophistiqué de l'installation Advanced Light Source aux États-Unis, les chercheurs ont mesuré le spectre d'absorption des rayons X à faible intensité par le carbone, l'azote et l'oxygène présents dans les fossiles. Ces mesures ont été prises à une résolution de l'ordre de 25 nanomètres. Les chercheurs ont montré que la majorité du carbone, de l'azote et de l'oxygène trouvés dans les fossiles de l'ère paléozoïque provenaient de complexes de protéines/chitine. «L'étude montre que le fossile de cuticule d'arthropode existe en tant qu'ensemble de complexes de protéines et de chitine riches en azote, bien que dégradés», expliquent les auteurs. Il n'est pas surprenant de constater la dégradation des complexes protéines/chitine, soit par les processus chimiques ou par une dégradation bactérienne partielle. «Il est évident que les macromolécules des fossiles diffèrent considérablement des composants de protéines et de chitine présents dans les cuticules modernes», expliquent les chercheurs. «Ces différences peuvent être interprétées comme le résultat d'une dégradation bactérienne intensive (mais incomplète) et probablement d'une altération diagénétique conséquente», ajoutent-ils. «La dégradation extensive d'esters, d'amides et de liaisons glycosidiques a probablement détruit les complexes de protéines et de chitine ainsi que les acides aminés libérés», tandis que «l'élimination d'eau provenant de la chitine a libéré du carbone insaturé qui a augmenté l'intensité d'absorption dans la région aromatique et/ou oléfinique». Le professeur Scott explique que la recherche permettrait «d'approfondir nos connaissances sur le processus de fossilisation et cette nouvelle technique nous permettrait de dévoiler la nature chimique d'un fossile sans pour autant le détruire». Les vestiges des complexes protéines/chitine joueraient un «rôle critique dans la préservation des fossiles organiques en apportant un substrat protégé de toute dégradation totale par un revêtement de substances cireuses qui protègent les arthropodes de la dessiccation», explique-t-il.Pour de plus amples informations, consulter: Carnegie Institution for Science: http://carnegiescience.edu/ Royal Holloway, université de Londres: http://www.rhul.ac.uk/home.aspx Revue Geology: http://geology.gsapubs.org/
Pays
Royaume-Uni, États-Unis