Hur man gör en fossil på en enda dag

Miljoner år sedan mötte någon fågel slutet av sitt liv. Kanske hände det att det föll på marken på en speciell plats vid en speciell tid, där kanske, bara kanske, var förutsättningarna rätt att behålla sina kvarlevor i miljontals år. Det kan då ha gjort sig till oss i de svarta, skummiga utkroppen av British Columbia Burgess Shale, eller kalkstenen i Solnhofen-regionen i Tyskland eller de lagrade sedimenten av Huajiying-formationen i östra Kina.

Fossiler är olyckor. Endast den svåraste delen av benet hamnar på det här sättet, på grund av mycket speciella kombinationer av plats, temperatur, tryck och tid. De flesta ben är brutna och jordade, så allt som blir fossilt är ett sällsynt undantag, inte regeln. Och inom denna rike av outliers finns det en ännu mer ovanlig kategori av "exceptionella" fossiler-de som bevarar fjädrar, hud eller andra anatomiska strukturer.

En förhistorisk fjäder skulle ha den bästa chansen att klibba om det hände att bli begravd - medan det fortfarande var friskt i finkornat sediment i en miljö med låg syre. Evan Saitta, en postdoktoralforskare vid Naturhistoriska fältet i Chicago, jämför scenariot med ett videospel där en spelare måste fortsätta att övervinna hinder och nivellering. upp. "Tidigare nivåer är saker som att bli begravd av sediment och undvika mikrobiell förfall", säger Saitta. "Du måste passera dessa nivåer med organiska ämnen fortfarande intakta."

Kanadas robusta Burgess Shale är en guldgruva för forskare som söker exceptionella fossiler. Mark A. Wilson / Public Domain

Fossiler som rensar dem hindrar och kvarstår i miljontals år laddas med information för forskare. Vissa kan ha bevarat melanosomer, vilka forskare kan använda för att rekonstruera färgen på ett djurs hud eller fjäderdräkt. Strukturer i fjädrarna kan hjälpa till att förklara hur de utvecklades och utvecklades. Men exceptionella fossiler som dessa är så sällsynta att paleontologer som studerar taponomi - processen med hur fossiler bildar - lämnas med många frågor. Vilka molekyler gör och inte kvarstår? Hur är de som uthärdar förändras av värme och tryck?

Saitta tror att han, hans examenrådgivare Jakob Vinther, från University of Bristol och deras samarbetspartner Tom Kaye vid Stiftelsen för vetenskaplig utveckling har skapat ett sätt att gräva i dessa frågor: genom att omvända sina egna fossiler i ett laboratorium.

I ett nytt papper i Paleontologi, Saitta och företag skisserar receptet för en DIY fossil. De packade moderna ödla lemmer, kyckling fjädrar och växtmaterial - "i princip så fräsch som du kan få", säger Saitta i lera tabletter och sedan uppvärmdes dessa i vanliga labbugnar vid ca 410 grader Fahrenheit vid ett tryck på 3.500 psi.

Eftersom det organiska materialet var inneslutet var det inte säkert att berätta när det var bra och klart utan att öppna paketet. Efter några experiment upptäckte forskarna att 24 timmar tycktes vara den söta platsen för att efterlikna mognad av fossil under geotermisk värme och djup tid. Ratcheting upp värmen kan kompensera, lite, för tiden, Saitta lägger till, så han var inte alltför bekymrad över överkokning det.

En fjäder, före och efter DIY-fossilisering. Courtesy Evan Saitta

Detta är inte första gången forskare har försökt att mogna "fossiler" på ett stramt schema, men Saitta tror att deras teknik är mer framgångsrik än tidigare ansträngningar. Förutom att misslyckas med att ge de resultat som forskarna hoppades på fick några av dessa försök lite foul. När en fossil bildar sig i marken kan proteiner läcka ut när de försämras. I tidigare försök i förseglade kapslar fanns keratinproteiner i fjädrar och vågar och fästes i en rank goo som luktade som bränt hår, säger Saitta. Den här gången var det organiska materialet inneslutet i poröst sediment som ledde till att dessa proteiner läckte ut, vilket ledde till bättre resultat och mindre av en faktor. Deras bakade fossiler ser ut som den verkliga affären, och när de studerade dem under ett scanningelektronmikroskop såg de melanosomer. "Det är en indikation på att det vi gör är jämförbart med det naturliga fossiliseringssystemet, säger Saitta.

Maria McNamara, en paleobiolog och expert i exceptionella fossiler vid University College Cork, som inte var inblandad i att utveckla detta experimentella protokoll, berättade Upptäck det, trots att processen inte är en perfekt analog för vad som händer över miljontals år i marken, är det en trovärdig insats. "Vi kan inte replikera den naturliga miljön. Vi kan aldrig känna till alla variabler som stod på spel, säger McNamara. "Så det enda sättet vi kan undersöka fossilisering är att använda kontrollerade experiment. Jag tycker att denna studie är ett fint försök att överbrygga det gapet. "

Nu är målet att förfina processen och skapa "något mer och mer som en fossil", säger Saitta, "så kan vi sedan leka med hur dessa saker fungerar."