Obwohl Wissenschaftler lange glaubten, dass komplexe, organische Moleküle die Versteinerung nicht überstehen konnten, haben einige 350 Millionen Jahre alte Überreste von Meereslebewesen aus Ohio, Indiana und Iowa diese Vermutung in Frage gestellt.
Die spindeldürren Tiere mit Federarmen werden als Crinoidea bezeichnet, sind aber heutzutage besser bekannt unter dem Namen „Seelilien“. Sie scheinen während des Karbon durch Stürme lebendig begraben worden zu sein, als Nordamerika von weitläufigen Binnenmeeren bedeckt war. Schnell begraben und durch feinkörnige Sedimentschichten von dem darüber liegenden Wasser isoliert, füllten sich ihre porösen Skelette langsam mit Mineralen, aber einige Poren mit organischen Molekülen darin wurden intakt versiegelt.
Das ist das Fazit von Geologen der Ohio State University, die die Moleküle im Labor direkt aus einzelnen Crinoiden-Fossilien extrahierten und feststellten, dass verschiedene Crinoiden-Spezies unterschiedliche Moleküle enthielten. Die Ergebnisse werden in der März-Ausgabe des Journals Geology erscheinen.
William Ausich, Professor an der School of Earth Sciences der Ohio State University und Co-Autor der Studie, erklärte, warum die organischen Moleküle etwas Besonderes sind: „Es gibt viele fragmentierte, biologische Moleküle – wir nennen sie Biomarker -, die überall im Gestein verstreut sind. Es sind die Überreste von urzeitlichem pflanzlichen und tierischen Leben, aufgespalten und zusammengemischt“, sagte er. „Aber dies ist das älteste Beispiel, wo jemand Biomarker innerhalb eines besonders vollständigen Fossils gefunden hat. Wir können mit Sicherheit sagen, dass diese organischen Moleküle von den individuellen Tieren stammen, deren Überreste wir untersucht haben.“ Die Moleküle scheinen aromatische Verbindungen aus der Gruppe der Chinone zu sein, die in heutigen Crinoidea und anderen Tieren vorkommen. Chinone dienen manchmal als Pigmente oder Toxine, um Raubtiere abzuhalten.
Die leitende Autorin Christina O’Malley, die diese Arbeit durchführte, um ihren Doktorgrad zu erlangen, begann mit der Untersuchung, als sie etwas Seltsames bei manchen Crinoiden bemerkte, die Seite an Seite starben und in demselben Gesteinsstück konserviert wurden: Die verschiedenen Arten wurden in unterschiedlichen Farben konserviert.
In einer der verwendeten Gesteinsproben erscheint eine Crinoiden-Spezies in einem leichten blaugrau, während eine andere ein dunkles Grau aufweist und wieder eine andere cremeweiß ist. Alle heben sich von der Farbe des Gesteins ab, in dem sie eingeschlossen wurden. Seitdem haben die Forscher ähnliche Fossilien in Ablagerungen im Mittleren Westen gefunden. „Man hat die Farbunterschiede schon vor 100 Jahren bemerkt, aber niemand hat sie jemals untersucht“, sagte O’Malley. „Die Analysewerkzeuge zur Durchführung dieser Art von Arbeit waren damals nicht verfügbar, so wie sie es heute sind.“
O’Malley isolierte die Moleküle, indem sie kleine Teile der Fossilien zermahlte und in einer Lösung auflöste. Dann gab sie eine winzige Probe der Lösung in einen Gas-Chromatografen mit Massenspektrometer. Die Maschine verdampfte die Lösung, so dass ein Magnet einzelne Moleküle basierend auf ihrer elektrischen Ladung und Masse separieren konnte. Eine Computersoftware identifizierte die Moleküle als vergleichbar mit Chinonen.
Mit Yu-Ping Chin, Co-Autor und Geochemiker an der Ohio State University, verglich sie anschließend die organischen Moleküle aus den Fossilien mit den Molekülen, die in heute lebenden Crinoiden vorkommen. Genau wie die Forscher vermuteten, treten Chinone-ähnliche Moleküle sowohl in lebenden Crinoiden als auch in ihren versteinerten Vorfahren auf. Weil verschiedenfarbige Fossilien unterschiedliche Chinone enthielten, betonten die Forscher, dass es keine Möglichkeit gibt zu sagen, ob die Chinone als Pigmente dienten, oder ob die konservierten Farben, wie sie heute erscheinen, mit den Farben der Crinoiden zu deren Lebzeiten vergleichbar sind.
Dass die Crinoiden so gut konserviert wurden, habe zum Teil mit der Struktur ihrer Skelette zu tun, sagten die Forscher. Wie Sanddollars besitzen Crinoiden Haut auf einer harten Calcit-Schale. Im Fall der Crinoiden bestehen ihre langen Körper aus tausenden übereinander liegenden Calcit-Ringen und jeder Ring ist ein einzelner großer Calcit-Kristall, der Poren mit lebendem Gewebe enthält. Wenn ein Crinoid stirbt, wird das Gewebe beginnen zu zerfallen, aber Calcit wird in die Poren eindringen und Calcit ist über geologische Zeiträume hinweg stabil. Deswegen kann organische Materie als Ganzes in dem Gestein eingeschlossen werden. „Wir denken, dass Gestein das Skelett auffüllt, abhängig davon, wie die Kristalle ausgerichtet sind. So ist es möglich, große Kristalle zu finden, die auf solche Art und Weise aufgefüllt wurden, dass sie in ihrem Inneren noch immer organische Materie einschließen“, sagte Ausich.
Die Fundorte der Fossilien waren ebenfalls ein Schlüssel für ihre Konservierung. In dem flachen Mittelwesten Amerikas wurden die Felsen nicht zu Bergketten hochgedrückt oder durch Vulkanismus erhitzt. Aus Sicht des Geologen von der Ohio State University sind sie daher makellos. Die nächste Herausforderung der Wissenschaftler ist es, den genauen Typ der gefundenen Chinon-Moleküle zu identifizieren und zu bestimmen, wie viele Informationen über individuelle Spezies aus ihnen gesammelt werden können.
„Diese Moleküle sind keine DNA und sie werden niemals so gut sein wie DNA, was die Bestimmung evolutionärer Beziehungen angeht, aber sie könnten dennoch hilfreich sein“, sagte Ausich. „Wir vermuten, dass es dort eine Art biologisches Signal gibt – wir müssen nur herausfinden, wie spezifisch es ist, bevor wir es als Mittel verwenden, um andere Spezies nachzuverfolgen.“
Diese Forschungsarbeit wurde von der National Science Foundation und der Geological Society of America gefördert.
Quelle: http://researchnews.osu.edu/archive/oldbiomarkers.htm
(THK)
Antworten