44 の形態学的および有機分光学的研究

Scientific Reports volume 13、記事番号: 5876 (2023) この記事を引用

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15 オルトメトリック

メトリクスの詳細

この研究では、始新世の琥珀鉱床の保存状態について詳しく説明します。 シンクロトロンマイクロコンピューター断層撮影法と走査型電子顕微鏡を使用したバルト海の琥珀のクラックアウト研究により、ハムシ（Crepidodera tertiotertiaria (Alticini: Galerucinae: Chrysomelidae)）標本の表皮が非常によく保存されていることが判明した。 シンクロトロンフーリエ変換赤外分光法を使用した分光分析は、キューティクルの複数の領域に分解した \(\upalpha\)-キチンの存在を示唆しており、エネルギー分散型分光法は有機物の保存の存在を裏付けています。 この驚くべき保存は、他の堆積媒体と比較したバルト海の琥珀の好ましい抗菌性および物理的遮蔽特性などのいくつかの要因の結果である可能性があり、タフォノミック過程の初期段階で甲虫が急速に脱水することと結びついています。 我々は、琥珀の内包物のクラックアウト研究は、本質的に化石を破壊するものであるにもかかわらず、深い時代の例外的な保存状態を調査する方法としては十分に活用されていないという証拠を提供する。

琥珀（植物樹脂の化石）の内包物は、堆積環境ではよく観察されない昆虫などの小さな動物に偏っているため、古代の生態系を再構築するための重要な情報源です1。 これらの内包物は多くの場合、「本物そっくりの」 3D 保存を特徴としており、鋳造または圧縮化石よりもはるかに多くの形態学的情報を提供します2。 これにより、琥珀の中の無脊椎動物2の内部軟組織構造と同様に、クチクラ3（構造色4、5を含む）が共通に保存されることになります。 大きな琥珀では、より小さな体の標本 6,7 や羽毛などの標本の一部に忠実度の高い脊椎動物の保存が見られます 8。 植物3、菌類9、微生物10も琥珀でよく表現されています。 非侵襲的方法を使用して琥珀の内包物内部の有機内容物を測定する試みがなされてきました11、12、13が、分子識別を提供する解像度と範囲が限られています。

例外的な形態学的保存に関する大量の報告にもかかわらず、琥珀内部から有機物を抽出しようとする現代の研究はほとんどありません。 琥珀の遮蔽特性と抗生物質特性により、有機分子を他の媒体よりもよく保存できる可能性があります14。 一般に、骨などの化石物質は多孔質であるため、周囲の堆積物や間隙流体との相互作用にさらされています。 化石に有機成分が残っている場合、通常、その数は周囲の組織や母岩の無機物質の数よりも多くなります。 風化作用と続成作用の影響に加え、汚染物質としての外因性有機物質の可能性により、スペクトルの解釈がより困難になります15。 幸いなことに、保存媒体としての琥珀は（例外的な状況を除いて 16）本質的に閉鎖系を提供するため、堆積物からの無機および有機の寄与は最小限であると予想されます。 良好に保存された標本のクラックアウト研究を通じて琥珀の内包物を明らかにすることは、最適な保存条件下で有機物質をテストする機会を提供します。

昆虫の中で保存される可能性が最も高い有機分子は、外骨格からのキチンです17。 キチン \((\text{C}_8 \text{H}_{13} \text{O}_5 \text{N})_n\) は、自然界に豊富に存在し、骨格に存在するグルコースベースの構造アミノ多糖です。海綿18、サンゴ19、甲殻類20、クモ類21、菌類の細胞壁22、昆虫の表皮23など、多くの無脊椎動物の構造。 キチンには 3 つの多形が知られています。 \(\upalpha\)-キチンは節足動物、菌類、海綿動物に見られます。 \(\upbeta\)-キチンは軟体動物や珪藻に含まれます。 そして、昆虫の繭で見つかる珍しい \(\upgamma\)-キチンの形態です 24,25。 特に昆虫の場合、キチンはクチクラ内のタンパク質 - キチン複合体の一部として外骨格の強化に役立ち、DNA やタンパク質などの他の有機高分子と比べて腐敗しにくいと期待されています 17。 しかし、キチンは 100 万年以上前の化石記録では一般的には見つかりません 15。 認められている最も古い化石昆虫キチン (\(\scriptstyle \sim\)25 Ma) は、ドイツのエンスペル ラガーシュテッテの湖沼頁岩で発見された甲虫であり、1997 年に記載されました 26。 それ以来、どの動物についても、漸新世以降の期間におけるキチン保存の主張は文献にほとんどありません（主張には、\(\scriptstyle \sim\)34 Ma イカ27、\(\scriptstyle \sim\)200 Ma 腹足動物の卵が含まれます）カプセル28、\(\scriptstyle \sim\)310 Maサソリおよび\(\scriptstyle \sim\)417 Ma eurypterid29、\(\scriptstyle \sim\)505 Ma スポンジ30、810～715 Ma 菌類微化石31のキチンタンパク質複合体）。 これらの研究では頁岩環境からの化石が取り上げられていますが、樹脂からのキチン主張はさらに少ないです。 ある研究 11 では、X 線ラマン散乱を使用して、始新世の琥珀からアリの表皮にキチンに似た多糖類の証拠を見つけることができました。