Spitzentechnologie hat Geheimnisse über einen weltberühmten Fossilienschatz aufgedeckt, der wichtige Hinweise auf das frühe Leben auf der Erde geben könnte.
Forscher, die den 400 Millionen Jahre alten Cache analysierten, der im ländlichen Nordosten Schottlands gefunden wurde, sagen, dass ihre Ergebnisse eine bessere Erhaltung der Fossilien auf molekularer Ebene zeigen als bisher angenommen.
Eine erneute Untersuchung der exquisit erhaltenen Schatzkammer aus Aberdeenshire hat es Wissenschaftlern ermöglicht, die chemischen Fingerabdrücke der verschiedenen darin enthaltenen Organismen zu identifizieren.
So wie der Rosetta-Stein Ägyptologen half, Hieroglyphen zu übersetzen, hofft das Team, dass diese chemischen Codes ihnen helfen können, mehr über die Identität der Lebensformen zu entschlüsseln, die andere, mehrdeutige Fossilien darstellen.
Das spektakuläre fossile Ökosystem in der Nähe des Dorfes Rhynie in Aberdeenshire wurde 1912 entdeckt, mineralisiert und von Hornstein umgeben – hartes Gestein aus Kieselsäure. Der als Rhynie Chert bekannte Hornstein stammt aus der Zeit des frühen Devons – vor etwa 407 Millionen Jahren – und spielt eine bedeutende Rolle für das Verständnis der Wissenschaftler über das Leben auf der Erde.
Die Forscher kombinierten die neueste zerstörungsfreie Bildgebung mit Datenanalyse und maschinellem Lernen, um Fossilien aus Sammlungen der National Museums Scotland und der Universitäten Aberdeen und Oxford zu analysieren. Wissenschaftler der Universität Edinburgh konnten tiefer als bisher möglich vordringen, was ihrer Meinung nach neue Erkenntnisse über weniger gut erhaltene Proben liefern könnte.
Durch den Einsatz einer als FTIR-Spektroskopie bekannten Technik, bei der Infrarotlicht zum Sammeln hochauflösender Daten verwendet wird, fanden die Forscher eine beeindruckende Erhaltung molekularer Informationen in den Zellen, Geweben und Organismen im Gestein.
Da sie bereits wussten, welche Organismen die meisten Fossilien darstellten, konnte das Team molekulare Fingerabdrücke entdecken, die zuverlässig zwischen Pilzen, Bakterien und anderen Gruppen unterscheiden.
Diese Fingerabdrücke wurden dann verwendet, um einige der mysteriöseren Mitglieder des Rhynie-Ökosystems zu identifizieren, darunter zwei Exemplare eines rätselhaften röhrenförmigen „Nematophyten“.
Diese seltsamen Organismen, die in den Sedimenten des Devons – und später des Silurs – gefunden werden, haben sowohl Algen- als auch Pilzeigenschaften und waren früher schwer in eine der beiden Kategorien einzuordnen. Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass es sich weder um Flechten noch um Pilze gehandelt haben dürfte.
Dr. Sean McMahon, Chancellor’s Fellow der School of Physics and Astronomy and School of GeoSciences der University of Edinburgh, sagte: „Wir haben gezeigt, wie eine schnelle, nicht-invasive Methode verwendet werden kann, um zwischen verschiedenen Lebensformen zu unterscheiden, und dies eröffnet eine einzigartige Möglichkeit Fenster zur Vielfalt des frühen Lebens auf der Erde.“
Das Team speiste seine Daten in einen maschinellen Lernalgorithmus ein, der die verschiedenen Organismen klassifizieren konnte, was das Potenzial zum Sortieren anderer Datensätze aus anderen fossilhaltigen Gesteinen bot.
Dr. Corentin Loron, Royal Society Newton International Fellow von der School of Physics and Astronomy der University of Edinburgh, sagte, die Studie zeige den Wert der Verbindung von Paläontologie mit Physik und Chemie, um neue Einblicke in das frühe Leben zu gewinnen.
„Unsere Arbeit hebt die einzigartige wissenschaftliche Bedeutung einiger der spektakulären Naturerbestätten Schottlands hervor und stellt uns ein Werkzeug zur Verfügung, um das Leben in schwierigeren, mehrdeutigeren Überresten zu untersuchen“, sagte Dr. Loron.
Dr. Nick Fraser, Keeper of Natural Sciences bei National Museums Scotland, ist der Ansicht, dass der Wert von Museumssammlungen für das Verständnis unserer Welt niemals unterschätzt werden sollte. Er sagte: „Die kontinuierliche Entwicklung analytischer Techniken bietet neue Wege zur Erforschung der Vergangenheit. Unsere neue Studie bietet eine weitere Möglichkeit, immer tiefer in den Fossilienbestand einzudringen.“
Die Forschung ist veröffentlicht in Naturkommunikation.
Mehr Informationen:
Sean McMahon et al., Molekulare Fingerabdrücke lösen Affinitäten von organischen Fossilien aus Rhynie Chert auf, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-37047-1. www.nature.com/articles/s41467-023-37047-1