Een zwavelrijke afscheiding van diatomeeën bedekte de spinachtigen en hielp ze te behouden, suggereert een onderzoek
Deze gefossiliseerde spin maakt deel uit van een schat uit Frankrijk, daterend van ongeveer 22 miljoen jaar geleden. Met behulp van ultraviolette verlichting (inzet) ontdekten wetenschappers dat het fossiel was bedekt met een zwavelrijke substantie die mogelijk werd geproduceerd door oude diatomeeën. Die stof was mogelijk de sleutel tot het behoud van het fossiel.
Het geheime ingrediënt voor het bewaren van fossielen op een beroemde Franse vindplaats zou niet in een kookboek van Julia Child staan. Het was een kleverige smurrie gemaakt door microalgen, suggereren onderzoekers.
Een analyse van ongeveer 22 miljoen jaar oude spinfossielen uit een fossielrijke rotsformatie in Aix-en-Provence, Frankrijk, onthult dat de lichamen van de spinachtigen waren bedekt met een teerachtige zwarte substantie. Die stof, een soort biopolymeer, werd waarschijnlijk uitgescheiden door kleine algen die diatomeeën worden genoemd die leefden in het meer of de lagunewateren op de oude site, rapporteren wetenschappers op 21 april in Communicatie Aarde & Milieu.
Het biopolymeer bedekte niet alleen de lichamen van de spinnen – het zette ze in. Door chemisch te reageren met de koolstofrijke exoskeletten van de spinnen, hielp de goo de lichamen te beschermen tegen ontbinding, waardoor ze gemakkelijker fossielen konden worden, veronderstelt het team.
Een aanwijzing dat deze coating een rol zou kunnen spelen bij fossilisatie, kwam toen de onderzoekers in een opwelling een spinfossiel onder een fluorescentiemicroscoop plaatsten. Tot hun verbazing gloeide de substantie helder geeloranje. “Het was geweldig!” zegt geoloog Alison Olcott van de Universiteit van Kansas in Lawrence.
De fluorescerende beeldvorming schilderde een helder, kleurrijk palet op wat anders een vrij zwak spinfossiel was, zegt Olcott. In het origineel kon ze de spin nauwelijks onderscheiden van de achtergrondrots. Maar onder fluorescentie, zegt ze, gloeide het spinfossiel in de ene kleur, de achtergrond in een andere en het biopolymeer in een derde.
Die ontdekking – samen met een abrupte stop begin 2020 van eventuele aanvullende plannen voor het verzamelen van fossielen als gevolg van de COVID-19-pandemie – verlegde snel de focus van het werk van het team. “Als het normale tijden waren geweest, zou dit een kanttekening zijn geweest in een taxonomiestudie”, zegt Olcott. In plaats daarvan: “Ik moest echt ontdekken wat ik had”, voegt ze eraan toe. “Ik was het en deze beelden.”
De onderzoekers probeerden vervolgens de chemische samenstelling van de mysterieuze substantie te identificeren. De oranjegele gloed, zo ontdekte het team, komt van overvloedige koolstof en zwavel in de coating. “Dat zette me aan het denken over zwaveling”, zegt Olcott.
Sulfurisatie is de reactie van organische koolstof met zwavel, die stevige chemische bindingen met de koolstof vormt, waardoor het beter bestand is tegen degradatie en afbraak – vergelijkbaar met hoe bandenfabrikanten rubber harden om het duurzamer te maken. Het proces vereist een gemakkelijke toevoer van zwavel die beschikbaar is voor binding.
In moderne tijden, zoals een voorraad komt van de zwavelrijke kleverige afscheidingen van diatomeeën, microalgen gevonden drijvend in veel wateren over de hele wereld. Wanneer deze afscheidingen koolstofbeladen mariene deeltjes ontmoeten die op weg zijn naar de bodem van de oceaan, helpt dit zwavelingsproces de koolstof op zijn plaats te houden en mogelijk begraven te houden in de zeebodem.
Evenzo kan zwavelisatie helpen om delicate koolstofrijke fossielen te behouden, waardoor ze de test van miljoenen jaren geologische tijd kunnen doorstaan, zegt Olcott. Wetenschappers hebben vaak diatomeeën waargenomen in de fossielhoudende rotsformaties van Aix-en-Provence, evenals op veel vergelijkbare fossielrijke locaties, voegt ze eraan toe. “Iedereen ziet overal diatomeeën. Toen ik daaraan dacht en de chemie, dacht ik: ‘Wacht even. Alle stukjes zijn hier om deze chemie mogelijk te maken.’”
Het behoud van de spinachtigen zou als volgt kunnen verlopen: een dode spin, drijvend in de waterkolom, werd bedekt met de kleverige slijm van de diatomeeën. De goo reageerde chemisch met het chitine-exoskelet van de spin, min of meer beitsend en hield het exoskelet grotendeels intact en klaar voor fossilisatie.
Dat scenario “is logisch op basis van wat we tot nu toe weten over organische zwavelcycli in moderne omgevingen”, zegt Morgan Raven, een organische geochemicus aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara. Wetenschappers moeten nog veel leren over de omstandigheden waaronder materialen als chitine kunnen zwavelen, zegt Raven. “Maar deze studie laat zien waarom dat belangrijk is.”
Als zwaveling bijvoorbeeld selectief helpt om sommige soorten organisch materiaal te behouden – zoals fossielen met een zacht lichaam – dat “zou een cruciaal filter op ons fossielenbestand kunnen zijn en van invloed kunnen zijn op wat we wel en niet weten over de evolutie van planten en dieren”, zegt ze. voegt toe.
Dit proces van door diatomeeën ondersteunde zwaveling is mogelijk aan het werk geweest op andere fossielrijke locaties tijdens het Cenozoïcum, zegt Olcott. Die tijdspanne begon 66 miljoen jaar geleden, nadat een asteroïde het tijdperk van de dinosauriërs beëindigde, en gaat door tot op de dag van vandaag. Voor die tijd waren diatomeeën niet wijdverbreid. Dat gebeurde pas toen tijdens het Cenozoïcum kiezelhoudende grassen over de hele wereld ontsproten en een gemakkelijke bron van silica boden voor de kleine wezens om hun delicate lichamen te bouwen (SN: 5/1/19).
Het is niet bekend of andere algen die biopolymeren produceren, hebben geholpen om zachte wezens van zelfs vroeger te fossiliseren, zoals tijdens de bloei van levensvormen uit het Cambrium die ongeveer 541 miljoen jaar geleden begonnen, zegt Olcott (SN: 24/4/19). “Maar het zou heel interessant zijn om dit verder uit te breiden.”
