Versteinerte Reptilienhaut gibt Geheimnisse preis
Wissenschaftler haben Proteinrückstände aus der Haut eines 50 Millionen Jahre alten versteinerten Reptils entdeckt. Dem Team gelang diese Entdeckung, ohne die Probe dabei zu zerstören. Die Studie lieferte Paläontologen nicht nur ein Werkzeug, mit dem sich Proben zerstörungsfrei untersuchen lassen, die zu wertvoll oder zu selten sind, sondern konnte auch das Schicksal von Zivilisationsabfällen beleuchten, die bereits eine lange Zeit begraben sind. Die Arbeit wurde in der Fachzeitschrift Proceedings of the Royal Society B veröffentlicht. Unter Fossilien stellen sich die meisten Menschen harte Strukturen wie Knochen und Muscheln vor. Aus neueren Studien geht jedoch hervor, dass auch einige weiche Gewebearten durch Versteinerung erhalten bleiben können. Das Problem besteht nun darin, dass für die Analyse dieses weichen Gewebes ein Teil der Probe vernichtet werden muss. In dieser Studie bewiesen Wissenschaftler im Vereinigten Königreich und in den Vereinigten Staaten, dass es möglich ist, die Reste von weichem Gewebe in Fossilien zu erkennen und zu identifizieren, ohne die Probe dabei zu zerstören. Im Zentrum der Analysen der Forscher stand ein 50 Millionen Jahre altes, versteinertes Reptil, das im Felsen der Green-River-Formation im US-Bundesstaat Utah gefunden wurde. Die Probe wurde mithilfe einer Infrarot-Technik namens FTIR-Spektrometrie (Fourier-Transform-Infrarotspektrometrie) untersucht. Das Infrarotlicht verursacht Vibrationen in der versteinerten Haut, die von den Forschern dann mit einem relativ einfachen Trick zugeordnet werden konnten. Der Infrarotstrahl wird durch einen winzigen Kristall gelenkt; der Großteil des Lichts wird von der Basis des Kristalls reflektiert, aber eine kleine Menge geht durch den Kristall hindurch und dringt in das Fossil unter ihm ein. Jegliche organische Verbindungen in dem Fossil absorbieren einen Teil des Infrarotstrahls und ändern das Signal, das an das System reflektiert wird. Durch das systematische Verschieben des Strahls und des Kristalls über die Oberfläche des Fossils, konnte das Team eine Karte der ermittelten organischen Verbindungen erstellen. Die Haut wurde außerdem noch mit einer anderen Technik untersucht, die als schnelle Synchrotron-Röntgenfluoreszenz (rapid scanning X-ray fluorescence, SRS-RFA) bezeichnet wird. Um festzustellen, wie genau ihre Ergebnisse waren, untersuchten die Forscher auch neue Echsenhaut und zogen herkömmliche Techniken heran, um die alten Proben zu studieren; dabei mussten sie einen Teil davon zerstören. "Die abgebildete Verteilung von organischen Substanzen und Spurenmetallen in der Fossilienhaut ähnelten der Verteilung in der Haut der zur Überprüfung untersuchten lebenden Echse so sehr, dass es manchmal schwer war zu sagen, welches die fossile und welches die neue Haut war", kommentierte Dr. Roy Wogelius, Geochemiker an der University of Manchester im Vereinigten Königreich. "Diese neuen Infrarot- und Röntgen-Methoden enthüllen komplizierte chemische Muster, die mit herkömmlichen Methoden seit Jahrzehnten übersehen wurden." Dank des hohen Grads an chemischen Details, die durch die Analysen offenbart wurden, konnten die Wissenschaftler eine Theorie darüber aufstellen, wie die alte Haut konserviert wurde. Wenn die ursprünglichen Verbindungen in der Haut anfangen, abgebaut zu werden, bilden sie chemische Verbindungen mit Spurenmetallen, die als eine Art "Brücke" zu Mineralien in den Sedimenten fungieren. Dies verhindert auf wirksame Weise, dass das Hautmaterial weg gewaschen oder weiter zersetzt wird, spekulieren die Forscher. "Zusammengenommen lassen alle Analysen dieser Studie darauf schließen, dass die versteinerte Reptilienhaut [in der Probe] nicht einfach ein Abdruck, ein mineralisierter Ersatz oder eine amorphe organische Kohlenstoffschicht ist, sondern dass sie einen partiellen Rest der ursprünglichen Chemie des lebenden Organismus enthält, in diesem Fall entstanden aus proteinhaltiger Haut", schreiben sie. "Wir schließen daraus, dass es nun möglich ist, organische Verbindungen zerstörungsfrei abzubilden und die Chemie biologischer Strukturen aus fossilen Organismen aufzudecken, die bis zu 50 Millionen Jahre lang konserviert waren", fügen sie hinzu. "Dies eröffnet neue Anwendungen für die FTIR-Bildgebung in der Paläontologie, etwa die Durchführung organischer Analysen an seltenen Exemplaren, wo eine destruktive Probenahme nicht möglich ist." "Die Fähigkeit, seltene und kostbare Fossilien wie diese chemisch zu analysieren, ohne Material entfernen und zerstören zu müssen, ist eine wichtige und längst überfällige Erweiterung für das Gebiet der Paläontologie", schlussfolgert der leitende Autor des Papiers, Nick Edwards von der Universität Manchester. "Hoffentlich wird uns das in Zukunft Möglichkeiten bereitstellen, Informationen aus anderen, ähnlich konservierten Exemplaren zu entschlüsseln." Sein Kollege Phil Manning fügte hinzu: "In diesem Fall kamen Physik, Paläontologie und Chemie zusammen, um unglaubliche Einblicke in die Bausteine von versteinertem weichem Gewebe zu erhalten. Die Ergebnisse dieser Studie haben weitreichende Auswirkungen, zum Beispiel Antworten auf die Frage, was passiert mit lange vergrabenen Abfällen. Das Fossil stellt sozusagen ein Langzeitexperiment dar, aus der wir lernen, heutige Probleme zu lösen."Weitere Informationen unter: University of Manchester: http://www.manchester.ac.uk Proceedings of the Royal Society B: http://rspb.royalsocietypublishing.org/
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Vereinigtes Königreich, Vereinigte Staaten