Att kartlägga utvecklingen av livet på jorden kräver en detaljerad förståelse av fossilregistret, och forskare använder synkrotronbaserad teknik för att se bakåt, långt tillbaka — vid cellstrukturen och kemin hos den tidigaste kända vedväxten.

Dr Christine Strullu-Derrien och kollegor använde Canadian Light Sources SM-strållinje vid University of Saskatchewan för att studera Armoricaphyton chateupannense , en utdöd vedväxt som är cirka 400 miljoner år gammal. Deras forskning fokuserade på lignin, en organisk förening i växttrakeider, långsträckta celler som hjälper till att transportera vatten och mineralsalter. Lignin gör cellväggarna stela och mindre vattengenomsläppliga, vilket förbättrar konduktiviteten hos deras kärlsystem.

Strullu-Derrien, en vetenskaplig assistent vid Natural History Museum i London, England och Naturhistoriska museet i Paris, Frankrike, hade beskrivit A. chateaupannense några år sedan och återvände till det för detta projekt.

"Studier har gjorts tidigare på devoniska växter men de var inte träiga, " Hon sa. " A. chateaupannense är den tidigaste kända vedartade växten och den är bevarad i både 2D-form som platta kolhaltiga filmer och 3D-organiska-mineralstrukturer. Detta gör det möjligt att jämföra de två typerna av konservering, " Hon sa.

Även om fossilerna som användes i studien samlades in i Armorican Massif, en geologiskt betydelsefull region med kullar och slätter i västra Frankrike, Strullu-Derrien sa att tidiga devoniska träväxter också har hittats i New Brunswick och Gaspé-området i Quebec "även om dessa är 10 miljoner år yngre än den franska."

En av utmaningarna i denna typ av studier är att fossiliseringsprocessen modifierar mjuk växtvävnad, som förändrar eller skymmer dess ursprungliga biokemiska struktur och gör det svårt att exakt rekonstruera den ursprungliga kemin. Den här studien, dock, med hjälp av avancerad visualiseringsteknik, identifierade lignifierade celler i fossilerna, vilket tyder på att växten innehöll sönderfallsresistenta ligninföreningar.

"Analyser visar att både 2D- och 3D-fossilerna har samma kemiska sammansättning, som är annorlunda än modernt lignin, men den kemiska signalen från lignin går inte helt förlorad i fossiliseringsprocessen, " sa hon. Även om typen av bevarande av växtfossilen inte är unik, "kombinationen av synkrotronmetoder som används för att studera träets struktur och kemi på denna detaljnivå är ny."

Resultaten av forskningen finns i en artikel med titeln "On the Structure and Chemistry of Fossils of the Earliest Woody Plant, " publicerad av Paleontologi .

Med tanke på hur allmänt förekommande och viktigt trä är som en strukturell komponent i moderna växter, Strullu-Derriens undersökning främjar kunskapen kring när och hur trä först utvecklades. Än, frågor kvarstår:"Trä dyker först upp i små växter men hade det en annan funktion än det gör idag i träd, till exempel?" poserade Strullu-Derrien.

För att hitta ett svar, hon kommer att tillämpa samma tekniker som används i denna studie på växter av andra geologiska åldrar "för att följa utvecklingen av deras struktur och för att kunna hitta när, eller i vilket tillstånd av bevarande, det återstående organiska materialet har behållit en kemisk signal av lignin."

"Vår studie illustrerar synkrotronernas förmåga att undersöka den tidiga utvecklingen av vävnadssystem i växter. Det är avgörande att ha tillgång till dessa tekniker för att nå den upplösningsnivå som krävs för att få kemiska signaler som lignin. Detta representerar ett utvecklande och lovande område för studiet av fossiler som kommer att komplettera de morfo-anatomiska data och hjälpa till att tolka strukturerna, " Hon sa.