Systemkarten Mikrofossilien in 3-D

Ein 650 Millionen Jahre altes Fossil. Bildnachweis: Dr. J. William Schopf / UCLA. klicken um zu vergrößern
Der UCLA-Paläobiologe J. William Schopf und seine Kollegen haben 3D-Bilder antiker Fossilien erstellt – 650 bis 850 Millionen Jahre alt -, die in Felsen aufbewahrt wurden – eine Leistung, die noch nie zuvor erreicht wurde.

Wenn eine zukünftige Weltraummission zum Mars Steine ​​zurück auf die Erde bringt, könnten die von ihm verwendeten Techniken, die als konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie und Raman-Spektroskopie bezeichnet werden, es Wissenschaftlern ermöglichen, mikroskopische Fossilien in den Gesteinen zu untersuchen, um nach Lebenszeichen zu suchen, wie z organische Zellwände. Diese Techniken würden die Felsen nicht zerstören.

"Es ist erstaunlich, ein organisch erhaltenes, mikroskopisch kleines Fossil in einem Felsen zu sehen und diese mikroskopisch kleinen Fossilien in drei Dimensionen zu sehen", sagte Schopf, der auch Geologe, Mikrobiologe und organischer Geochemiker ist. "Es ist sehr schwierig, einen Einblick in die Biochemie von Organismen zu bekommen, die vor fast einer Milliarde Jahren lebten, und dies (konfokale Mikroskopie und Raman-Spektroskopie) gibt es Ihnen. Sie sehen die Zellen in der konfokalen Mikroskopie und die Raman-Spektroskopie gibt Ihnen die Chemie.

„Wir können unter das Fossil schauen, es von oben und von den Seiten sehen und es drehen. Wir konnten das mit keiner anderen Technik machen, aber jetzt können wir es aufgrund der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie. Obwohl die Fossilien außerordentlich klein sind, sind die Bilder außerdem scharf und gestochen scharf. So können wir sehen, wie sich die Fossilien über Millionen von Jahren abgebaut haben, und lernen, was echte biologische Merkmale sind und was sich im Laufe der Zeit verändert hat. “

Seine Forschung wird in der Januar-Ausgabe der Zeitschrift Astrobiology veröffentlicht, in der er konfokale Mikroskopieergebnisse der alten Fossilien berichtet. (Er veröffentlichte 2005 in der Zeitschrift Geobiology 3-D-Bilder der alten Raman-Spektroskopie von alten Fossilien.)

Seit seinem ersten Jahr als Harvard-Doktorand in den 1960er Jahren hatte Schopf das Ziel, eine chemische Analyse eines einzelnen mikroskopischen Fossils in einem Gestein durchzuführen, verfügte jedoch bisher über keine entsprechende Technik.

"Ich wollte das schon seit 40 Jahren, aber vorher gab es keine Möglichkeit dazu", sagte Schopf, der erste Wissenschaftler, der konfokale Mikroskopie einsetzte, um Fossilien zu untersuchen, die in solch alten Gesteinen eingebettet sind. Er ist Direktor des UCLA-Instituts für Geophysik und Planetenphysik für das Studium der Evolution und des Ursprungs des Lebens.

Die Raman-Spektroskopie, eine Technik, die hauptsächlich von Chemikern verwendet wird, ermöglicht es Ihnen, die molekulare und chemische Struktur antiker Mikroorganismen in drei Dimensionen zu sehen und aufzudecken, woraus die Fossilien bestehen, ohne die Proben zu zerstören. Raman-Spektroskopie kann helfen, zu beweisen, ob Fossilien biologisch sind, sagte Schopf. Diese Technik beinhaltet einen Laser von einem Mikroskop, der auf eine Probe fokussiert ist; Das meiste Laserlicht wird gestreut, aber ein kleiner Teil wird vom Fossil absorbiert.

Schopf ist der erste Wissenschaftler, der diese Technik zur Analyse antiker mikroskopischer Fossilien einsetzt. Er entdeckte, dass sich die Zusammensetzung der Fossilien änderte; Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel wurden entfernt, wobei Kohlenstoff und Wasserstoff zurückblieben.

Die konfokale Mikroskopie verwendet einen fokussierten Laserstrahl, um die organischen Wände der Fossilien fluoreszieren zu lassen und sie in drei Dimensionen zu betrachten. Die Technik, mit der Biologen erstmals das Innenleben lebender Zellen untersuchen, ist in der Geologie neu.

Die alten Mikroorganismen sind „Teichschaum“, eines der frühesten Leben, viel zu klein, um mit bloßem Auge gesehen zu werden.

Zu den UCLA-Mitautoren von Schopf gehören die Geologiestudenten Abhishek Tripathi und Andrew Czaja sowie der leitende Wissenschaftler Anatoliy Kudryavtsev. Die Forschung wird von der NASA finanziert.

Schopf ist Herausgeber der Begleitbücher „Die früheste Biosphäre der Erde“ und „Die Biosphäre des Proterozoikums: Eine multidisziplinäre Studie“, die das umfassendste Wissen über mehr als 4 Milliarden Jahre Erdgeschichte aus der Entstehung des Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren liefern zu Ereignissen vor einer halben Milliarde Jahren.

Originalquelle: UCLA-Pressemitteilung

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