Диатомовые водоросли помогли паукам окаменеть

Палеонтологи изучили хорошо сохранившиеся окаменелости пауков из олигоценового местонахождения возрастом 22,5 миллиона лет. Оказалось, что их ткани смогли окаменеть благодаря диатомовым водорослям. Эти одноклеточные организмы выделяли серосодержащие вещества, которые вступали в реакцию с хитином пауков, в результате чего образовались стабильные соединения. Исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.

Лучше всего в палеонтологической летописи сохраняются кости и зубы, так как в них изначально содержится большое количество минералов. Мягкие ткани, такие как перья, хитиновые покровы, кожа или мышцы, окаменевают очень редко, так как обычно разлагаются сразу после смерти организма. Для их фоссилизации захоронение организмов должно происходить в особых условиях. Местонахождения, в которых находят мягкие ткани, называют консервационными лагерштеттами.

В число самых знаменитых консервационных лагерштеттов входит зольнхофенский известняк в Германии, в котором, к примеру, были найдены окаменевшие кожа и подкожный жир ихтиозавров. Их сохранению поспособствовал фосфор, содержащийся в самих тканях. Другой известный пример консервационного лагерштетта — китайская формация Исянь (Yixian Formation). В ее отложениях палеонтологи обнаружили динозавра каудиптерикса, в окаменевшем хряще которого сохранились остатки ядра с хроматином. В этом случае мягкие ткани хорошо сохранились из-за того, что их быстро засыпало вулканическим пеплом, а также из-за свойств самой хрящевой ткани.

Еще одно условие, которое способствует сохранению мягких тканей, — биопленки микроорганизмов. Так, в некоторых олигоценовых и миоценовых лагерштеттах окаменелости покрыты ископаемыми биопленками диатомовых водорослей (Bacillariophyceae) — одноклеточных фотосинтезирующих эукариот с панцирем из кремнезема. Ученые предполагали, что биопленки диатомей обеспечивали анаэробные условия, выделяя внеклеточный полимерный матрикс.

Проверить это предположение решили палеонтологи из США и Великобритании во главе с Элисон Олкотт (Alison N. Olcott) из Канзасского университета. Ученые исследовали несколько окаменелостей пауков из олигоценового лагерштетта — озерных отложений формации Экс-ан-Прованс (Aix-en-Provence Formation), возраст которых составляет 22,5 миллиона лет.

При помощи сканирующего электронного микроскопа исследователи обнаружили на окаменелостях ископаемые панцири диатомей. Флуоресцентная микроскопия и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия показали, что окаменелости были покрыты полимером с высоким содержанием углерода и серы. Палеонтологи пришли к выводу, что это сера из матрикса диатомей, так как она содержится в матриксе современных диатомовых.

Ученые предложили следующий механизм окаменения мягких тканей. Паук попадал на диатомовую биопленку на поверхности воды и тонул вместе с ней. Матрикс в биопленке создавал анаэробные условия, а затем в игру вступали серосодержащие вещества. Основу экзоскелета пауков, как и других членистоногих, составляет хитин — полисахарид, состоящий из остатков N-ацетилглюкозамина. У большинства организмов он представлен α-хитином, который состоит из антипараллельных цепей. N-ацетилглюкозамин содержит карбонильную группу, и в α-хитине карбонильные группы разных цепей из-за антипараллельной конфигурации располагаются рядом друг с другом. Серосодержащие соединения из матрикса диатомей могли вступать с карбонильными группами хитина пауков в реакцию сульфуризации с образованием дисульфидных мостиков, которые могли способствовать образованию более стабильных структур — ароматических колец. Палеонтологи отмечают, что похожим образом могут сохраняться ткани и у других организмов, так как хитин — один из самых распространенных биополимеров.

Ученые проанализировали литературу, посвященную кайнозойским местонахождениям, и выяснили, что ископаемые диатомовые водоросли встречаются в большинстве лагерштеттов этого времени (в основном в неморских отложениях). Авторы считают, что эти лагерштетты также необходимо исследовать, чтобы понять, насколько широко распространен такой тип сохранения мягких тканей.

Несколько лет назад ученые показали, что сохранению мягких тканей могут способствовать и кишечные бактерии. Они формируют биопленку, которая сохраняет форму внутренних органов у небольших животных.

Семён Морозов