Исследователи впервые обнаружили химические следы красного пигмента в древней окаменелости - исключительно хорошо сохранившейся мыши, мало чем отличающейся от сегодняшних полевых мышей, которые бродили по полям современной немецкой деревни Виллерсхаузен около 3 миллионов лет назад.
Исследование показало, что вымершее существо, ласково прозванное авторами «могучей мышью», было одето в мех от коричневого до красноватого цвета на спине и боках и имело крошечный белый животик. Результаты были опубликованы сегодня в Nature Communications.
Международная коллаборация, возглавляемая исследователями из Манчестерского университета в Великобритании, использовала рентгеновскую спектроскопию и несколько методов визуализации, чтобы обнаружить тонкую химическую характеристику пигментов у этой давно вымершей мыши.
«Жизнь на Земле засорила летопись окаменелостей огромным количеством информации, которая лишь недавно стала доступна науке», - говорит Фил Мэннинг, профессор из Манчестера, один из руководителей исследования. «Теперь можно использовать набор новых методов визуализации, которые позволяют нам глубоко заглянуть в химическую историю ископаемого организма и процессы, которые сохранили его ткани. Там, где раньше мы видели просто минералы, теперь мы осторожно открываем «биохимические призраки». давно вымерших видов."
Исследовательская группа, в которую входят ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США, использовала рентгеновские лучи от Стэнфордского источника синхротронного излучения (SSRL) SLAC и источника алмазного света (DLS) в Великобритании
Рисуем картину прошлого
Цвет играет жизненно важную роль в процессах отбора, которые управляли эволюцией на протяжении сотен миллионов лет. Но до недавнего времени методы, используемые для изучения окаменелостей, не позволяли исследовать пигментацию древних животных, что имеет решающее значение при реконструкции того, как они выглядели.
Эта последняя статья знаменует собой прорыв в способности различать окаменелые цветовые пигменты у давно исчезнувших видов путем картирования ключевых элементов, связанных с пигментом меланином, доминирующим пигментом у животных. В форме эумеланина пигмент дает черный или темно-коричневый цвет, а в форме феомеланина - красноватый или желтый цвет.
Строим фундамент
До недавнего времени исследователи сосредоточились на следах элементов, которые, как известно, связаны с эумеланином, который в предыдущих экспериментах выявил темные и светлые узоры в перьях первых птиц, включая археоптерикса, знаменитую окаменелость, которая впервые предложила четкая связь между динозаврами и птицами.
В 2016 году соавтор Ник Эдвардс, ученый из SLAC, провел исследование, которое продемонстрировало способность различать эумеланин и феомеланин в перьях современных птиц. Эта работа послужила химическим эталоном для этой последней статьи, которая впервые показала возможность обнаружения неуловимого красного пигмента, который гораздо менее стабилен в течение геологического времени, в древних окаменелостях.
«Нам пришлось создать прочную основу, используя ткани современных животных, прежде чем мы смогли применить эту технику к этим древним животным», - сказал Эдвардс. «Это был действительно переломный момент в использовании химических сигнатур для определения окраски древних животных с помощью окаменелостей мягких тканей».
Чтобы выявить образцы окаменелостей у могучей мыши, команда из Манчестера использовала SSRL и DLS, чтобы покрыть окаменелости интенсивным рентгеновским излучением. Взаимодействие этих рентгеновских лучей со следами металлов, обнаруженными в пигментах, позволило команде реконструировать красноватую окраску меха мыши.
«Окаменелости, используемые в этом исследовании, сохраняют удивительные структурные детали, но наша работа подчеркивает, что такая исключительная сохранность может также привести к необычным химическим деталям, которые меняют наше понимание того, что можно обнаружить в окаменелостях», - сказал Манчестерский профессор геохимия Рой Вогелиус, один из руководителей исследования. «Попутно мы узнали гораздо больше о химии пигментации во всем царстве животных»
Добавление нового параметра
Ключом к их работе было определение того, что микроэлементы были включены в окаменевший мех мыши точно так же, как они связываются с пигментами у животных с высокой концентрацией красного пигмента в их тканях.
«По мере того, как вы проводите исследования в определенной области, объем ваших методов может меняться», - говорит Уве Бергманн, соавтор и выдающийся научный сотрудник SLAC, который руководил разработкой используемой рентгеновской флуоресцентной визуализации. в этом исследовании.«Мы надеемся, что вы сможете разработать инструмент, который станет частью стандартного арсенала, когда будет изучаться что-то новое, и я считаю, что приложение к окаменелостям является хорошим примером».
Эта работа, включающая физику, палеонтологию, органическую химию и геохимию, информирует ученых о том, что им следует искать в будущем.
«Мы надеемся, что эти результаты будут означать, что мы сможем с большей уверенностью реконструировать вымерших животных и тем самым добавить еще одно измерение в изучение эволюции», - говорит Вогелиус.
В команду также входили исследователи из Университета здоровья Фудзита в Японии; Стэнфордский институт ПУЛЬСА; Колледж Чарльстона в Южной Каролине; Детский музей Индианаполиса; Университет Саутгемптона в Великобритании; и Объединенный палеонтологический фонд в Испании. Окаменелости были предоставлены для изучения Геттингенским университетом в Германии.
SSRL - это пользовательское средство DOE Office of Science. Финансирование было предоставлено Советом по исследованиям окружающей среды Великобритании.