Kopalna skamielina sprzed 650 milionów lat. Źródło zdjęcia: dr J. William Schopf / UCLA. Kliknij, aby powiększyć
Paleobiolog z UCLA J. William Schopf i współpracownicy stworzyli trójwymiarowe obrazy starożytnych skamielin - od 650 do 850 milionów lat - zachowanych w skałach, czego nigdy wcześniej nie dokonano.
Jeśli przyszła misja kosmiczna na Marsa przyniesie skały z powrotem na Ziemię, Schopf powiedział, że zastosowane przez niego techniki, zwane konfokalną laserową mikroskopią skaningową i spektroskopią Ramana, mogą umożliwić naukowcom przyjrzenie się mikroskopijnym skamielinom wewnątrz skał w poszukiwaniu oznak życia, takich jak organiczne ściany komórkowe. Te techniki nie zniszczyłyby skał.
„To zdumiewające widzieć organicznie zachowaną, mikroskopijną skamielinę wewnątrz skały i zobaczyć te mikroskopijne skamieliny w trzech wymiarach” - powiedział Schopf, który jest również geologiem, mikrobiologiem i geochemikiem organicznym. „Bardzo trudno jest uzyskać wgląd w biochemię organizmów, które żyły prawie miliard lat temu, a to (mikroskop konfokalny i spektroskopia Ramana) daje ci to. Widzisz komórki w mikroskopie konfokalnym, a spektroskopia Ramana daje chemię.
„Możemy zajrzeć pod skamielinę, zobaczyć ją od góry, z boków i obrócić; nie moglibyśmy tego zrobić żadną inną techniką, ale teraz możemy, ze względu na konfokalną laserową mikroskopię skaningową. Ponadto, mimo że skamieliny są wyjątkowo małe, obrazy są ostre i wyraźne. Możemy więc zobaczyć, jak skamieliny ulegały degradacji przez miliony lat, i dowiedzieć się, jakie są prawdziwe cechy biologiczne i co uległo zmianie z czasem ”.
Jego badania zostały opublikowane w styczniowym wydaniu czasopisma Astrobiology, w którym donosi o wynikach mikroskopii konfokalnej starożytnych skamielin. (Opublikował starożytną ramanowską spektroskopię 3-D obrazy starożytnych skamielin w 2005 r. W czasopiśmie Geobiology.)
Od pierwszego roku studiów na Harvardzie w latach 60. Schopf miał na celu przeprowadzenie analizy chemicznej pojedynczej mikroskopijnej skamieliny w skale, ale do tej pory nie miał do tego żadnej techniki.
„Chciałem to zrobić od 40 lat, ale wcześniej nie było na to żadnego sposobu” - powiedział Schopf, pierwszy naukowiec, który użył mikroskopii konfokalnej do badania skamielin osadzonych w tak starożytnych skałach. Jest dyrektorem Instytutu Geofizyki i Fizyki Planetarnej UCLA ds. Badań nad ewolucją i pochodzeniem życia.
Spektroskopia ramanowska, technika stosowana głównie przez chemików, pozwala zobaczyć strukturę molekularną i chemiczną starożytnych mikroorganizmów w trzech wymiarach, ujawniając, z czego zbudowane są skamieliny bez niszczenia próbek. Schopf powiedział, że spektroskopia ramanowska może pomóc udowodnić, czy skamieliny są biologiczne. Ta technika obejmuje laser z mikroskopu skupiony na próbce; większość światła laserowego jest rozproszona, ale niewielka część zostaje pochłonięta przez skamielinę.
Schopf jest pierwszym naukowcem, który wykorzystał tę technikę do analizy starożytnych mikroskopijnych skamielin. Odkrył, że skład skamielin zmienił się; azot, tlen i siarka zostały usunięte, pozostawiając węgiel i wodór.
Mikroskopia konfokalna wykorzystuje skupioną wiązkę laserową do fluorescencji organicznych ścian skamielin, umożliwiając ich oglądanie w trzech wymiarach. Technika, po raz pierwszy zastosowana przez biologów do badania wewnętrznego funkcjonowania żywych komórek, jest nowa w geologii.
Starożytne mikroorganizmy są „szumowiną stawową” wśród najwcześniejszych żyć, o wiele za małą, aby można je było zobaczyć gołym okiem.
Współautorami Schlaf UCLA są absolwenci geologii, Abhishek Tripathi i Andrew Czaja, oraz starszy naukowiec Anatoliy Kudryavtsev. Badania są finansowane przez NASA.
Schopf jest redaktorem „Earliest Biosphere Earth” i „The Proterozoic Biosphere: A Multidisciplinary Study”, książek towarzyszących, które zapewniają najbardziej wszechstronną wiedzę na temat ponad 4 miliardów lat historii Ziemi, od powstania Układu Słonecznego 4,6 miliarda lat temu do wydarzeń pół miliarda lat temu.
Oryginalne źródło: UCLA News Release
