Estudos espectroscópicos morfológicos e orgânicos de um 44

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5876 (2023) Citar este artigo

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Este estudo detalha a qualidade da preservação dos depósitos de âmbar no Eoceno. Através de estudos de crack-out do âmbar do Báltico usando tomografia microcomputadorizada síncrotron e microscopia eletrônica de varredura, descobriu-se que a cutícula de um espécime de besouro das folhas (Crepidodera tertiotertiaria (Alticini: Galerucinae: Chrysomelidae)) está excepcionalmente bem preservada. A análise espectroscópica usando espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier síncrotron sugere a presença de \(\upalpha\)-quitina degradada em múltiplas áreas da cutícula, e a espectroscopia de energia dispersiva apóia a presença de preservação orgânica. Esta notável preservação é provavelmente o resultado de vários fatores, como as propriedades antimicrobianas e de proteção física favoráveis ​​do âmbar do Báltico em comparação com outros meios deposicionais, juntamente com a rápida desidratação do besouro no início do seu processo tafonômico. Fornecemos evidências de que os estudos de cracking de inclusões de âmbar, embora inerentemente destrutivos para os fósseis, são um método subutilizado para sondar a preservação excepcional em tempos profundos.

As inclusões de âmbar (resina vegetal fossilizada) são uma fonte crucial de informação para a reconstrução de ecossistemas antigos, uma vez que são tendenciosas para animais mais pequenos, como insectos, que de outra forma não estariam bem representados em ambientes sedimentares1. Essas inclusões geralmente apresentam preservação 3D “semelhante à vida real”, fornecendo significativamente mais informações morfológicas do que fósseis fundidos ou compactados2. Isto leva à preservação comum da cutícula3 (incluindo cores estruturais4,5), bem como das estruturas internas dos tecidos moles dos invertebrados2 em âmbar. Em pedaços maiores de âmbar, a preservação de vertebrados de alta fidelidade pode ser encontrada em espécimes de corpo menor6,7 ou em partes de espécimes, como penas8. Plantas3, fungos9 e micróbios10 também estão bem representados em âmbar. Tentativas foram feitas para determinar o conteúdo orgânico dentro das inclusões de âmbar usando métodos não invasivos, no entanto, elas são limitadas em sua resolução e escopo para fornecer identificação molecular.

Apesar do grande volume de relatórios sobre preservação morfológica excepcional, existem poucos estudos modernos que tentam extrair substâncias orgânicas do interior do âmbar. As propriedades protetoras e antibióticas do âmbar proporcionam o potencial de preservar melhor as moléculas orgânicas do que qualquer outro meio14. Geralmente, materiais fósseis, como ossos, são porosos, deixando-os expostos à interação com sedimentos circundantes e fluidos porosos. Se ainda restarem componentes orgânicos nos fósseis, eles geralmente serão superados em número pelo material inorgânico nos tecidos circundantes ou nas rochas hospedeiras. Os efeitos do intemperismo e da diagênese, juntamente com a possibilidade de material orgânico exógeno como contaminantes, dificultam a interpretação espectral . Felizmente, o âmbar como meio de preservação proporciona um sistema essencialmente fechado (exceto em circunstâncias excepcionais16), de modo que se espera que as contribuições inorgânicas e orgânicas dos sedimentos sejam mínimas. A exposição de inclusões de âmbar através de um estudo de rachaduras em amostras bem preservadas oferece uma oportunidade de testar material orgânico sob condições ideais de preservação.

A molécula orgânica que tem maior potencial de ser preservada em insetos é a quitina de seus exoesqueletos17. A quitina \((\text{C}_8 \text{H}_{13} \text{O}_5 \text{N})_n\) é um aminopolissacarídeo estrutural à base de glicose que é abundante na natureza, encontrado no esqueleto estruturas de muitos invertebrados, como esponjas18, corais19, crustáceos20, aracnídeos21, paredes celulares de fungos22 e cutículas de insetos23. Existem três polimorfos conhecidos de quitina: \(\upalpha\)-quitina encontrada em artrópodes, fungos e esponjas; \(\upbeta\)-quitina encontrada em moluscos e diatomáceas; e uma forma rara de \(\upgamma\)-quitina encontrada em casulos de insetos24,25. Para os insectos, em particular, a quitina ajuda a fortalecer o exoesqueleto como parte do complexo proteína-quitina na cutícula, e espera-se que se decomponha menos rapidamente em comparação com outras macromoléculas orgânicas, como o ADN ou as proteínas17. No entanto, a quitina não é comumente encontrada no registro fóssil há mais de um milhão de anos15. O fóssil de quitina de inseto mais antigo aceito (\(\scriptstyle \sim\)25 Ma) foi um besouro encontrado em xisto lacustre de Enspel Lagerstätte, Alemanha26, descrito em 1997. Desde então, houve poucas alegações de preservação de quitina na literatura para períodos de tempo após o Oligoceno para qualquer animal (as reivindicações incluem: \(\scriptstyle \sim\)34 Ma choco27, \(\scriptstyle \sim\)200 Ma gastrópode ovo cápsula28, complexo quitina-proteína em \(\scriptstyle \sim\)310 Ma escorpião e \(\scriptstyle \sim\)417 Ma eurypterid29, \(\scriptstyle \sim\)505 Ma esponja30, 810 a 715 Ma fungos microfósseis31 ). Embora esses estudos tenham apresentado fósseis de xisto, ainda menos alegações de quitina vêm de resinas. Um estudo11 conseguiu usar o espalhamento Raman de raios X para encontrar evidências de polissacarídeos semelhantes à quitina na cutícula de uma formiga do âmbar do Eoceno.