Posted in: Chemie, Geologie, Paläontologie 7. Februar 2011 19:37 Weiter lesen →

Urzeitliche Biochemie in Stein

Foto zeigt Fossil eines spindelförmigen Seeskorpions mit gegliedertem Hinterleib, flossenartigen Gliedmaßen und großen Augen in sandfarbenem Gestein In Fossilien wird nicht nur die Körperstruktur eines Organismus über erdgeschichtliche Zeiträume bewahrt, zeigt eine Untersuchung amerikanischer und englischer Forscher. In zwei versteinerten Gliederfüßern, die vor mehreren Hundert Millionen Jahren gestorben waren, konnten sie Biomoleküle aus deren Panzer nachweisen.

Seeskorpione (Eurypteriden) sind am Ende des Perm ausgestorben. Foto: Ryan Somma via Flickr (Creative Commons Attribution Share-Alike 2.0 Generic)

Bislang seien Geochemiker davon ausgegangen, dass die nahrhaften Bestandteile dieses Panzers rasch von Mikroben abgebaut und daher nicht konserviert würden, erklärt George Cody von der Carnegie Institution of Washington. Möglicherweise habe man aber den schützenden Effekt eines wachsartigen Überzugs vernachlässigt, schreiben der Forscher und seine Kollegen im Fachblatt „Geology“.

Gliederfüßer wie Insekten, Spinnentiere und Krebse haben kein Innenskelett wie beispielsweise der Mensch. Stattdessen setzen sie auf ein festes und zugleich elastisches Außenskelett. Dieser Panzer, die Kutikula, besteht überwiegend aus dem Kohlenhydrat Chitin sowie aus verschiedenen Proteinen. Spuren dieses Chitin-Protein-Komplexes waren bislang aus bis zu 80 Millionen Jahre alten Fossilien aus der Kreidezeit bekannt.

Cody und Kollegen untersuchten nun zwei ungleich ältere Fossilien – nämlich einen vor 310 Millionen Jahren gestorbenen Skorpion und einen vor 417 Millionen Jahren gestorbenen Seeskorpion. Die Forscher tasteten die beiden Exemplare an einem Synchrotron mit Röntgenstrahlung unterschiedlicher Energie und mit einer räumlichen Auflösung von 25 Nanometern (Millionstel Millimeter) ab. Aus der Absorption der Strahlung konnten sie auf das Vorhandensein der Elemente Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff und auf die jeweiligen Bindungsverhältnisse schließen. Es zeigte sich, dass zumindest ein Teil der Atome in jener chemischen Form vorlag, wie man sie für Chitin bzw. Proteine erwarten würde.

Allerdings enthalten die Fossilien in der Chitin- und Proteinschicht mehr langkettige Kohlenwasserstoffe als bei heutigen Gliederfüßern üblich. Eben hier könnte die Erklärung für den unvollständigen Abbau des Materials liegen, vermuten Cody und Kollegen. Die Kettenmoleküle könnten aus jenem feinen Wachsüberzug stammen, der die Kutikula wasserundurchlässig macht. Ähnlich einem Imprägniermittel könnten sie noch lange nach dem Tod eines Gliederfüßers den Angriff von Bakterien und Pilzen bremsen.

Forschung: George D. Cody, Geophysical Laboratory, Carnegie Institution of Washington, Washington, D. C.; Andrew C. Scott, Department of Geology, Royal Holloway, University of London, Egham; und andere

Online-Veröffentlichung Geology, DOI 10.1130/G31648.1

WWW:
Cody Laboratory, Carnegie Institution
Cuticula
NEXAFS / XANES
Making Fossils

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