Нижнемеловая формация Ромуальдо в Бразилии славится конкрециями, стяжениями карбоната кальция. Внутри них палеонтологи обнаруживают объемные окаменелости с остатками мягких тканей. Сто миллионов лет назад этот регион был глубоким рифтовым бассейном с бескислородными водами у дна. Долгое время отсутствие кислорода считали главным условием сохранности фоссилий, ведь без него нет гниения.
Однако эта теория игнорировала роль анаэробных бактерий. Перерабатывая тушу, они выделяют кислоты, изменяя химическую обстановку. Из-за этого минералы из морской воды стремительно выпадают в осадок. Они цементируют ткани и кости ящера прежде, чем те успевают полностью разложиться.
Ученые исследовали именно такую зацементированную окаменелость. Образец обнаружили на северо-западе бассейна Арарипе в Бразилии. Это фрагмент левого крыла, полую фалангу, принадлежавшую анхангверидному птерозавру. Кость сохранилась внутри известняковой конкреции в объемном 3D-формате, избежав деформации под давлением пород. До этого исследования палеонтологи не очищали фрагмент кислотой. Благодаря этому внутри фаланги уцелела нетронутая многослойная минеральная структура и древние органические остатки.
Для поиска древней органики авторы использовали метод гидропиролиза. Они измельчили образцы в порошок и нагрели до 520 градусов Цельсия в потоке водорода под давлением 150 атмосфер. Технология позволила отделить ковалентно связанные молекулы стероидов от минеральной матрицы без разрушения их углеродного скелета. Состав и соотношение полученных веществ биологи определили с помощью масс-спектрометра.
Распад туши птерозавра остановили бактерии, участвующие в круговороте серы. Они выделили кислоты, локально снизившие уровень pH вокруг кости. В кислой среде минерал фторапатит быстро осел на коллагеновых волокнах и заместил их. Одновременно избыток сульфатов вступил в реакцию с барием и стронцием. Это образовало кристаллы барита и целестина прямо внутри фаланги. Снимки с электронного микроскопа показали: минерализованный коллаген сохранил перекрестный узор. Такая армированная структура укрепляла полые кости ящера, помогая им выдерживать ветровые нагрузки в полете.
После фосфатизации полость кости заполнили кристаллы кальцита. Процесс шел в три этапа: сначала микрогранулярный цемент покрыл стенки, затем выросли пластинчатые кристаллы, а в финале центральную часть занял крупный блочный кальцит. Эта многослойная пробка запечатала органику. Внутри кости масс-спектрометр зафиксировал обилие диастеранов, деформированных под действием кислот молекул стеролов. Их высокая концентрация подтвердила суровые условия раннего окаменения, исключив вероятность позднего загрязнения образца.
Анализ органики подтвердил сохранность холестерина внутри кости. Масс-спектрометр зафиксировал обилие холестана, стабильной окаменевшей формы животного холестерина. На эти молекулы, изомер С27, пришлось 87 процентов всех найденных в кости стероидных биомаркеров. Измерив изотопный состав углерода в этом ископаемом холестерине, ученые получили значение в -19 промилле.
Небольшой объем образца не позволил провести дополнительные разрушающие тесты. Однако полученного химического следа хватило: такой изотопный маркер характерен для морских хищников высокого трофического уровня. Их рацион состоит преимущественно из рыбы и кальмаров.
Исследование показало: перепады кислотности и смена окислительно-восстановительных условий при бактериальном разложении туши создают минеральный саркофаг. Он блокирует деградацию биополимеров. Этот физико-химический механизм дает биологам мощный инструмент. Он позволяет напрямую реконструировать диету вымерших животных на основе их молекулярных остатков, заменяя косвенные оценки по форме челюстей.
Источник: naked-science.ru
