Wie man an einem einzigen Tag ein Fossil bildet

Vor Millionen von Jahren hat ein Vogel sein Lebensende erreicht. Vielleicht flatterte es an einem besonderen Ort zu einer besonderen Zeit auf den Boden, wo vielleicht, vielleicht nur, die Bedingungen richtig waren, um seine Überreste für Millionen von Jahren zu erhalten. Es könnte dann den Weg zu uns gefunden haben, in den schwarzen, schuppigen Aufschlägen des Burgess Shale von British Columbia oder im Kalkstein der Region Solnhofen oder den geschichteten Sedimenten der Huajiying-Formation in Ostchina.

Fossilien sind Unfälle. Auf diese Weise wird nur der kleinste Teil der Knochen durch bestimmte Kombinationen von Ort, Temperatur, Druck und Zeit aufgewickelt. Die meisten Knochen sind gebrochen und zermahlen, daher ist alles, was zu einem Fossil wird, eine seltene Ausnahme und nicht die Regel. In diesem Bereich der Ausreißer gibt es eine noch ungewöhnlichere Kategorie von "außergewöhnlichen" Fossilien, die Federn, Haut oder andere anatomische Strukturen erhalten.

Eine prähistorische Feder hätte die besten Chancen, sich zu verstecken, wenn sie zufällig begraben würde, während sie in feinkörnigem Sediment noch frisch in einer sauerstoffarmen Umgebung lag. (Die oben genannten reichhaltigen fossilen Stätten hatten dies alles zu bieten.) Evan Saitta, ein Postdoktorand am Field Museum of Natural History in Chicago, vergleicht das Szenario mit einem Videospiel, bei dem ein Spieler Hindernisse überwinden und Nivellierungen überwinden muss oben. "Ihre früheren Stufen sind Dinge wie durch Sediment begraben und mikrobiellen Zerfall zu vermeiden", sagt Saitta. "Sie müssen diese Stufen mit noch intakten organischen Bestandteilen bestehen."

Kanadas robuster Burgess Shale ist eine Goldmine für Forscher, die außergewöhnliche Fossilien suchen. Mark A. Wilson / Public Domain

Fossilien, die diese Hürden überwinden und seit Millionen von Jahren bestehen bleiben, werden mit Informationen für Wissenschaftler gefüllt. Einige haben möglicherweise Melanosomen erhalten, mit denen Forscher die Farbe der Haut oder des Gefieders eines Tieres rekonstruieren können. Strukturen in den Federn können helfen, zu erklären, wie sie entstanden und sich entwickelt haben. Außergewöhnliche Fossilien wie diese sind jedoch so selten, dass Paläontologen, die Taphonomie - den Prozess der Fossilienbildung - untersuchen, viele Fragen haben. Welche Moleküle bestehen und bestehen nicht? Wie sind diejenigen, die durch Hitze und Druck verändert werden?

Saitta glaubt, dass er, sein Studienberater Jakob Vinther von der University of Bristol, und sein Mitarbeiter Tom Kaye von der Foundation for Scientific Advancement einen Weg gefunden haben, sich mit diesen Fragen zu beschäftigen: durch Reverse-Engineering ihrer eigenen Fossilien in einem Labor.

In einem neuen Papier in Paläontologie, Saitta und das Unternehmen beschreiben das Rezept für ein DIY-Fossil. Sie packten moderne Eidechsenzweige, Hühnerfedern und Pflanzenmaterial - "im Grunde genommen so frisch wie es nur geht", sagt Saitta, in Tontabletten und erhitzte diese dann in Standard-Laboröfen bei etwa 410 Grad Fahrenheit bei einem Druck von 3,500 psi.

Da das organische Material eingeschlossen war, konnte man nicht sicher sagen, wann es gut und fertig war, ohne das Paket aufzubrechen. Nach einigen Experimenten stellten die Forscher fest, dass 24 Stunden der beste Ort für die Nachahmung der Reifung eines Fossils unter geothermischer Wärme und tiefer Zeit waren. Die Hitze aufzufangen, könnte ein wenig für die Zeit kompensieren, fügt Saitta hinzu, deshalb war er nicht zu sehr darum besorgt, sie zu verkochen.

Eine Feder vor und nach der DIY-Versteinerung. Mit freundlicher Genehmigung von Evan Saitta

Es ist nicht das erste Mal, dass Forscher versucht haben, „Fossilien“ nach einem engen Zeitplan zu reifen, aber Saitta glaubt, dass ihre Technik erfolgreicher ist als bei früheren Bemühungen. Einige der Versuche waren nicht gelungen, die Ergebnisse zu erzielen, auf die die Forscher hofften. Wenn sich ein Fossil im Boden bildet, können Proteine ​​abbauen, wenn sie abgebaut werden. In früheren Versuchen in versiegelten Kapseln waren Keratinproteine ​​in Federn und Schuppen enthalten, die sich in einem Rang verklebten, der nach verbranntem Haar roch, sagt Saitta. Dieses Mal war das organische Material in porösem Sediment eingeschlossen, das den Proteasen Platz für diese Proteine ​​ließ, was zu besseren Ergebnissen und weniger ick-Faktoren führte. Ihre gebackenen Fossilien sehen wirklich aus, und als sie sie unter einem Rasterelektronenmikroskop untersuchten, sahen sie Melanosomen. "Das ist ein Hinweis darauf, dass das, was wir tun, mit dem natürlichen System der Versteinerung vergleichbar ist", sagt Saitta.

Maria McNamara, Paläobiologin und Expertin für außergewöhnliche Fossilien am University College Cork, die an der Entwicklung dieses experimentellen Protokolls nicht beteiligt war, berichtete Entdecken Obwohl der Prozess kein perfektes Analogon für das ist, was über Millionen von Jahren im Untergrund geschieht, ist dies eine glaubwürdige Anstrengung. „Wir können die natürliche Umwelt nicht replizieren. Wir können nie alle Variablen kennen, die auf dem Spiel standen “, sagte McNamara. „Die einzige Möglichkeit, die Fossilisierung zu untersuchen, besteht in kontrollierten Experimenten. Ich denke, diese Studie ist ein guter Versuch, diese Lücke zu schließen. “

Nun ist es das Ziel, den Prozess zu verfeinern und "etwas mehr und mehr wie ein Fossil" zu schaffen, sagt Saitta. "Dann können wir damit umgehen, wie diese Dinge funktionieren."