Dinosaurieblodkärl med intilliggande benmatris som fortfarande innehåller benceller. Dessa strukturer har ett perfekt morfologiskt bevarande under hundratals miljoner år, men omvandlas kemiskt genom oxidativ tvärbindning. Extraktet kommer från en sauropoddinosaurie. Kredit:Jasmina Wiemann/Yale University
Brända rostat bröd och dinosaurieben har ett gemensamt drag, enligt en ny, Yale-ledd studie. De innehåller båda kemikalier som under rätt förutsättningar, omvandla originalproteiner till något nytt. Det är en process som kan hjälpa forskare att förstå hur mjukvävnadsceller inuti dinosauriens ben kan överleva i hundratals miljoner år.
En forskargrupp från Yale, American Museum of Natural History, universitetet i Bryssel, och universitetet i Bonn tillkännagav upptäckten den 9 november i tidskriften Naturkommunikation .
Fossil mjukvävnad i dinosaurieben har varit ett kontroversiellt ämne bland forskare under ganska lång tid. Hårda vävnader, såsom ben, ägg, tänder, och emaljvågar, kan överleva fossilisering extremt bra. Mjuk vävnad, såsom blodkärl, celler, och nerver – som lagras inuti den hårda vävnaden – är ömtåligare och tros förfalla snabbt efter döden. Dessa mjuka vävnader består huvudsakligen av proteiner, som tros försämras fullständigt inom cirka fyra miljoner år.
Ändå är dinosaurieben mycket äldre, ungefär 100 miljoner år gammal, och de bevarar ibland organiska strukturer som liknar celler och blodkärl. Olika försök att lösa denna paradox har misslyckats med att ge ett avgörande svar.
"Vi antog utmaningen att förstå proteinfossilisering, " sa Yale paleontolog Jasmina Wiemann, studiens huvudförfattare. "Vi testade 35 prover av fossila ben, äggskal, och tänder för att lära sig om de bevarar proteinhaltiga mjuka vävnader, ta reda på deras kemiska sammansättning, och avgöra under vilka förhållanden de kunde överleva i miljontals år."
Experimentell mognad initierar glyoxidation/lipoxidation i ett färskt äggskalsmatrisprov. Den lokala brunfärgningen av det annars genomskinliga provet representerar bildningen av N-heterocykliska polymerer. Kredit:Jasmina Wiemann/Yale University
Forskarna upptäckte att mjuka vävnader bevaras i prover från oxidativa miljöer som sandsten och grunda, marina kalkstenar. De mjuka vävnaderna omvandlades till Advanced Glycoxidation och Lipoxidation slutprodukter (AGEs och ALEs), som är resistenta mot sönderfall och nedbrytning. De är också strukturellt jämförbara med kemiska föreningar som färgar den mörka skorpan på rostat bröd.
AGEs och ALEs kännetecknas av en brunaktig färg som färgar fossila ben och tänder som innehåller dem. Föreningarna är hydrofoba, vilket betyder att de är resistenta mot de normala effekterna av vatten, och har egenskaper som gör det svårt för bakterier att konsumera dem.
Wiemann och hennes kollegor gjorde sin upptäckt genom att avkalka fossiler och avbilda de frigjorda mjukvävnadsstrukturerna. De tillämpade Raman-mikrospektroskopi - en oförstörande metod för att analysera både det oorganiska och organiska innehållet i ett prov - på de extraherade fossila mjukvävnaderna. Under denna process, laserenergi riktad mot vävnaden orsakar molekylära vibrationer som bär spektrala fingeravtryck för de kemikalier som är närvarande.
Medförfattare Derek Briggs, Yales G. Evelyn Hutchinson professor i geologi och geofysik och en curator vid Yale Peabody Museum of Natural History, sade studien pekar på platser där mjuk vävnad kan finnas i fossila ben, inklusive sandstenar avsatta från floder, sanddyner, och grunda marina kalkstenar.
"Våra resultat visar hur kemisk förändring förklarar fossiliseringen av dessa mjuka vävnader och identifierar de typer av miljö där denna process sker, ", sa Briggs. "Utdelningen är ett sätt att rikta in sig på inställningar i fältet där denna bevarande sannolikt kommer att inträffa, expanderar en viktig källa till bevis för biologin och ekologin hos forntida ryggradsdjur."
