Пигментные узоры из доисторического прошлого: рентгеновская методика раскрывает окаменелую пигментацию

Исследователи, опубликовавшие свои выводы в журнале Science, смогли продемонстрировать удивительную связь между медью и пигментом в исключительно хорошо сохранившихся перьях и других мягких тканях. Результаты включают изучение важных видов, таких как древнейшая из обнаруженных птиц с клювом — Confuciusornis sanctus возрастом 120 миллионов лет, а также Gansus yumenensis возрастом 110 миллионов лет, похожей на современную поганку и представляющей древнейший пример современных птиц.

Пигмент является ключевым компонентом цвета. Команда научилась картировать наличие пигментов по всему ископаемому образцу, раскрывая первоначальные узоры. Эти находки указывают, что химия пигментов в будущем станет ключом к достижению конечной цели — определению цветовой палитры прошлой жизни, от дронтов до динозавров и далее. Цвет играл ключевую роль в процессе эволюции путем естественного отбора, который направлял все живое на Земле в течение сотен миллионов лет.

Этот уникальный научный прорыв позволяет палеонтологам реконструировать цветовые узоры у вымерших животных, а также понять, как биологические соединения сохраняются в специфических средах в течение глубокого геологического времени. Это может дать гораздо лучшее понимание пищевых привычек и сред обитания вымерших существ, а также пролить свет на эволюцию цветовых пигментов у современных видов.

Команда под руководством доктора Роя Вогелиуса, доктора Фила Мэннинга и доктора Уве Бергманна использовала уникальный подход, применив синхротрон для анализа областей мягких тканей ископаемых организмов. Применение рентгеновской физики в палеонтологии пролило новый свет на сложную историю доисторических пигментов и на то, как распознать их химию в окаменелостях возрастом в сотни миллионов лет.

Доктор Вогелиус, ведущий автор статьи и геохимист из Манчестерского университета, отметил: «Узнать, что медь можно картировать, чтобы раскрыть поразительные детали о цвете животных, живших более 100 миллионов лет назад, — это просто потрясающе. Но ещё более удивительно осознавать, что такие биологические пигменты, которые мы до сих пор производим в своих собственных телах, теперь можно изучать по всей летописи окаменелостей, вероятно, уходя гораздо дальше, чем 120 миллионов лет, показанные в этой публикации».

Чтобы раскрыть поразительные цветовые узоры, исследователи из Манчестера объединились с учёными из Национальной ускорительной лаборатории SLAC (США) и использовали источник синхротронного излучения SSRL, чтобы «купать» окаменелости в интенсивных синхротронных рентгеновских лучах. Взаимодействие этих лучей с химическим составом каждого образца позволило команде распознать химию эумеланина — молекулы, обеспечивающей тёмную пигментацию, в перьях некоторых ключевых видов динозавров-птиц и даже пигмент внутри глаза рыбы возрастом 50 миллионов лет.

Ключом к их работе стало выявление и визуализация следовых металлов, которые древние и современные организмы включают в свои мягкие ткани. Именно эти необходимые для жизни металлы команда впервые смогла точно определить. Результаты показывают, что химические остатки пигментов могут сохраняться даже после того, как меланосома («биологическая баночка с краской»), содержавшая пигмент, была разрушена.

Используя метод быстрого сканирования — рентгенофлуоресцентную визуализацию, — команда впервые смогла картировать остатки тёмного пигмента по всей поверхности крупной окаменелости, получив чёткую информацию об основах цветового рисунка у вымерших животных. Оказалось, что присутствие меди и других металлов, унаследованных от исходного пигмента, даёт небиоразлагаемую запись о цвете, которая может сохраняться в течение глубокого геологического времени.

Доктор Фил Мэннинг, палеонтолог из Манчестерского университета, добавил: «Ископаемые, которые мы извлекаем, обладают огромным потенциалом для раскрытия многих секретов жизни исходного организма, его смерти и последующих событий, повлиявших на его сохранность. Чтобы расшифровать сложный химический архив, которым являются окаменелости, требуется междисциплинарная команда. Теперь у нас есть химическая дорожная карта для отслеживания подобных пигментов во всей жизни».