En 650 millioner år gammel fossil. Billedkredit: Dr. J. William Schopf / UCLA. Klik for at forstørre
UCLA-paleobiologen J. William Schopf og kolleger har produceret 3D-billeder af gamle fossiler - 650 millioner til 850 millioner år gamle - bevaret i klipper, en præstation, der aldrig er blevet gjort før.
Hvis en fremtidig rummission til Mars bringer klipper tilbage til Jorden, sagde Schopf de teknikker, han har brugt, kaldet konfokal laserscanningsmikroskopi og Raman-spektroskopi, kunne gøre det muligt for forskere at se på mikroskopiske fossiler inde i klipperne for at søge efter tegn på liv, som f.eks. organiske cellevægge. Disse teknikker ville ikke ødelægge klipperne.
”Det er forbløffende at se et organisk konserveret, mikroskopisk fossil inde i en klippe og se disse mikroskopiske fossiler i tre dimensioner,” sagde Schopf, der også er geolog, mikrobiolog og organisk geokemiker. ”Det er meget vanskeligt at få nogen indsigt i biokemien hos organismer, der levede for næsten en milliard år siden, og dette (konfokal mikroskopi og Raman-spektroskopi) giver det dig. Du ser cellerne i den konfokale mikroskopi, og Raman-spektroskopien giver dig kemi.
”Vi kan se under fossilet, se det fra toppen, fra siderne og rotere det rundt; vi kunne ikke gøre det med nogen anden teknik, men nu kan vi det på grund af konfokal laserskanningsmikroskopi. Desuden er billederne skarpe og sprøde, selv om fossilerne er meget små. Så vi kan se, hvordan fossilerne er forringet over millioner af år, og lære, hvad der er reelle biologiske træk, og hvad der er ændret over tid. ”
Hans forskning er offentliggjort i januarudgaven af tidsskriftet Astrobiology, hvor han rapporterer konfokale mikroskopieresultater af de gamle fossiler. (Han offentliggjorde antikke Raman-spektroskopi 3D-billeder af gamle fossiler i 2005 i tidsskriftet Geobiology.)
Siden hans første år som Harvard-kandidatstuderende i 1960'erne havde Schopf målet om at udføre kemisk analyse af et individuelt mikroskopisk fossil inde i en klippe, men havde indtil nu ingen teknik til at gøre det.
”Jeg har ønsket at gøre dette i 40 år, men der var ikke nogen måde at gøre det før,” sagde Schopf, den første videnskabsmand, der brugte konfokal mikroskopi til at studere fossiler indlejret i sådanne gamle klipper. Han er direktør for UCLAs Institut for Geofysik og Planetarisk Fysisk Center for Undersøgelse af Evolution og Livets Oprindelse.
Raman-spektroskopi, en teknik, der primært bruges af kemikere, giver dig mulighed for at se molekylær og kemisk struktur af gamle mikroorganismer i tre dimensioner og afsløre, hvad fossilerne er lavet af uden at ødelægge prøverne. Raman-spektroskopi kan hjælpe med at bevise, om fossiler er biologiske, sagde Schopf. Denne teknik involverer en laser fra et mikroskop fokuseret på en prøve; det meste af laserlyset er spredt, men en lille del bliver optaget af fossilet.
Schopf er den første videnskabsmand, der anvender denne teknik til at analysere gamle mikroskopiske fossiler. Han opdagede, at sammensætningen af fossilerne ændrede sig; nitrogen, ilt og svovl blev fjernet, hvilket efterlod carbon og hydrogen.
Konfokal mikroskopi bruger en fokuseret laserstråle til at gøre de organiske vægge i fossilerne fluorescerende, så de kan ses i tre dimensioner. Teknikken, som først blev anvendt af biologer til at studere de indre celler i levende celler, er ny for geologien.
De gamle mikroorganismer er "damskum" blandt de tidligste liv, alt for små til at kunne ses med det blotte øje.
Schopfs UCLA-medforfattere inkluderer geologi-studerende Abhishek Tripathi og Andrew Czaja og seniorforsker Anatoliy Kudryavtsev. Forskningen finansieres af NASA.
Schopf er redaktør af "Jordens tidligste biosfære" og "Den proterozoiske biosfære: En multidisciplinær undersøgelse", ledsagende bøger, der leverer den mest omfattende viden om mere end 4 milliarder år i jordens historie, fra dannelsen af solsystemet for 4,6 milliarder år siden til begivenheder for en halv milliard år siden.
Original kilde: UCLA News Release
