На создание окаменелости уходит много времени. Окаменелые кости динозавров, которые вы видите в музеях, провели десятки миллионов лет глубоко под землей, трансформировавшись под воздействием тепла, давления и химических реакций. Но ученые открыли новый способ моделирования ключевых процессов окаменения в лаборатории примерно за двадцать четыре часа. Это означает, что ученые смогут лучше понять, как происходит окаменение и какие виды материалов, от перьев и кожи до крошечных молекул, таких как белки, могут стать окаменелостями, а какие нет.
Палеонтологи изучают окаменелости - мы интерпретируем их, чтобы узнать об эволюции и биологии вымерших животных. Но летопись окаменелостей дает данные, которые трудно интерпретировать. Чтобы ответить на наши вопросы, нам нужно понять, как форме», - говорит Эван Сайтта, постдокторский исследователь Полевого музея и ведущий автор новой статьи по палеонтологии. «Подход, который мы используем для имитации окаменения, избавляет нас от необходимости проводить эксперимент продолжительностью семьдесят миллионов лет», - объясняет Сайтта, работавший над этим проектом в рамках своей докторской диссертации в Бристольском университете под руководством Якоба Винтера.
Ученые часто узнают о процессе окаменения, исследуя природные окаменелости и анализируя их химическим путем. Сайтта и его команда, однако, работали в обратном направлении - они нашли способ улучшить моделирование процесса окаменения с помощью современных образцов животных и растений, а затем изучили материалы, которые выдержали жару и давление, имитируя то, что испытывают настоящие окаменелости.
Саитта и его партнер по исследованиям Том Кей из Фонда научного развития взяли такие образцы, как птичьи перья, конечности ящериц и листья, и использовали гидравлический пресс, чтобы упаковать их в глиняные таблетки диаметром в десять центов. Затем они нагревали таблетки в герметичной металлической трубке внутри лабораторной печи при температуре более 410 градусов по Фаренгейту и давлении 3500 фунтов на квадратный дюйм. Примерно через сутки они вытащили таблички - и получившиеся образцы имели признаки настоящих окаменелостей, сделанных по старинке.
"Мы были в полном восторге", - говорит Сайтта. «Мы все время спорили о том, кто будет вскрывать таблички, чтобы обнаружить образцы. Они выглядели как настоящие окаменелости - на них были темные пленки кожи и чешуи, кости потемнели. Даже на глаз они выглядели правильно».
Окаменелости Easy-Bake тоже выдержали под сканирующим электронным микроскопом. «Мы могли видеть обнаженные меланосомы, структуры, содержащие биомолекулу меланина, которая придает перьям и коже их цвет, и ученые также обнаружили меланосомы в настоящих окаменелостях. Менее стабильные материалы, такие как белки и жировые ткани, не обнаруживаются в настоящих окаменелостях, и их не было и в наших», - говорит Сайтта.
«Наш экспериментальный метод похож на шпаргалку, - объясняет он. «Если мы воспользуемся этим, чтобы выяснить, какие биомолекулы могут противостоять давлению и теплу окаменения, тогда мы будем знать, что искать в настоящих окаменелостях».
Саитта отмечает, что он и его команда не первые, кто пытается имитировать процесс окаменения в лаборатории, «но я думаю, что мы первые, кто сделал это чертовски близко». Отчасти это связано с новыми методами, разработанными исследователями. Предыдущие экспериментальные попытки приготовить окаменелости в герметичных пробирках не увенчались успехом, потому что нестабильные биомолекулы, которые естественным образом разрушаются, просачиваются и исчезают во время окаменения, оставались в ловушке. «Когда мы разрезали их, оттуда выходила прогорклая слизь», - вспоминает Сайтта. «Но в нашем новом методе с глиной продукты распада могут просачиваться в осадок, так что это более реалистичная и прямо сопоставимая симуляция того, как образуются окаменелости. То, чего мы не видим в настоящих окаменелостях, уходит, а то, что должно там быть, остается».
Исследования Сайтты сосредоточены на исключительных окаменелостях, которые включают не только твердые материалы, такие как кости, но и мягкие ткани, такие как кожа, перья и биомолекулы. «Есть некоторые окаменелости динозавров, которые сохранились не только с костями, но и с темной углеродистой пленкой перьев», - объясняет Сайтта. «Эти окаменелости рассказывают нам об эволюции птиц и перьев, поэтому важно понять, как сохраняются перья».
Саитта и его соавторы, Кайе и Джейкоб Винтер из Бристольского университета, в восторге от возможностей, которые открывает их новый экспериментальный метод. «С идеями, которые у нас есть сейчас, мы могли бы провести десять лет исследований», - говорит Сайтта. «Мы начинаем впадать в золотую лихорадку - есть много заявлений об окаменелых биомолекулах. Мы всегда ищем их и пытаемся узнать, что они могут рассказать нам о жизни в прошлом."