تحتفظ حفريات التيروصورات بآثار كيميائية لنظامها الغذائي

يُعرف تكوين روموالدو من العصر الطباشيري السفلي في البرازيل بالعقيدات، وهي عبارة عن كتل متحجرة من كربونات الكالسيوم، حيث يجد علماء الحفريات حفريات ضخمة مع بقايا الأنسجة الرخوة. قبل مائة مليون سنة، كانت هذه المنطقة عبارة عن حوض صدع عميق به مياه سفلية خالية من الأكسجين. لفترة طويلة، كان غياب الأكسجين نفسه يعتبر الشرط الرئيسي للحفاظ على الحفريات، لأنه بدون الأكسجين لا يوجد تسوس. ومع ذلك، فقد تجاهلت هذه النظرية دور البكتيريا اللاهوائية: عند معالجة الذبيحة، فإنها تطلق الأحماض وتغير الخلفية الكيميائية. ولهذا السبب، تبدأ المعادن الموجودة في مياه البحر بالترسيب على الفور، مما يؤدي إلى تثبيت أنسجة وعظام السحلية قبل أن يتوفر لها الوقت للتحلل تمامًا. قام مؤلفو الدراسة المنشورة في مجلة iScience بتحليل مثل هذه الحفرية “المثبتة”. تم العثور على العينة في حوض أراريبي الشمالي الغربي في البرازيل. إنه يمثل جزءًا من الجناح الأيسر (الكتائب المجوفة) التي تنتمي إلى التيروصورات Anhangverid. تم الحفاظ على العظم داخل عقيدة من الحجر الجيري في شكل حجمي ثلاثي الأبعاد، مع تجنب التشوه تحت وطأة الصخور. قبل هذه الدراسة، لم يقم علماء الحفريات بتنظيف القطعة بالحمض، ولهذا السبب ظل الهيكل المعدني متعدد الطبقات السليم وبقايا المواد العضوية القديمة سليمة داخل السلامية. للبحث عن المواد العضوية القديمة، استخدم المؤلفون طريقة التحلل المائي. قاموا بطحن العينات إلى مسحوق وتسخينها إلى 520 درجة مئوية في تيار من الهيدروجين تحت ضغط 150 جوي. أتاحت هذه التقنية فصل جزيئات الستيرويد المرتبطة تساهميًا عن المصفوفة المعدنية دون التدمير الحراري لهيكلها الكربوني. حدد علماء الأحياء تكوين ونسبة المواد الناتجة باستخدام مطياف الكتلة. تم إيقاف تحلل جثة التيروصور بواسطة البكتيريا المشاركة في دورة الكبريت. أطلقوا أحماضًا خفضت مستوى الرقم الهيدروجيني محليًا حول العظام. في بيئة حمضية، يستقر معدن الفلوراباتيت بسرعة على ألياف الكولاجين ويحل محلها. وفي الوقت نفسه، تفاعلت الكبريتات الزائدة مع الباريوم والسترونتيوم، لتشكل بلورات الباريت والسيلستين داخل الكتائب مباشرة. وأظهرت صور المجهر الإلكتروني أن الكولاجين المتمعدن احتفظ بنمط متقاطع. أدى هذا الهيكل المعزز إلى تقوية العظام المجوفة للسحلية ومساعدتها على تحمل أحمال الرياح أثناء الطيران. بعد الفوسفات، تم ملء تجويف العظام ببلورات الكالسيت. تمت العملية على ثلاث مراحل: أولاً، غطى الأسمنت الحبيبي الجدران، ثم نمت البلورات الصفائحية، وفي النهاية، احتل الكالسيت الكبير الممتلئ الجزء المركزي. هذا الفلين متعدد الطبقات يغلق المادة العضوية. داخل العظم، سجل مطياف الكتلة وفرة من الديسترينات، وهي جزيئات ستيرول تشوهها الأحماض. وأكد تركيزها العالي وجود ظروف قاسية للتحجر المبكر، مما يلغي إمكانية تلوث العينة في وقت متأخر. وأكد التحليل العضوي أن الكولسترول محفوظ داخل العظام. سجل مطياف الكتلة وفرة من الكولستين، وهو شكل مستقر “متحجر” من الكولسترول الحيواني. تمثل هذه الجزيئات (أيزومر C27) 87% من جميع المؤشرات الحيوية الستيرويدية الموجودة في العظام. ومن خلال قياس التركيب النظائري للكربون لهذا الكولسترول الأحفوري، حصل العلماء على قيمة -19 جزء في المليون. ولم يسمح الحجم الصغير للعينة بإجراء اختبارات تدميرية إضافية، ولكن الأثر الكيميائي الناتج كان كافيا: مثل هذه العلامة النظائرية هي سمة من سمات الحيوانات المفترسة البحرية ذات المستوى الغذائي العالي، والتي يتكون نظامها الغذائي بشكل رئيسي من الأسماك والحبار. وأظهرت الدراسة أن التغيرات في الحموضة والتغيرات في ظروف الأكسدة والاختزال أثناء التحلل البكتيري للجثة تخلق تابوتًا معدنيًا يمنع تحلل البوليمرات الحيوية. تمنح هذه الآلية الفيزيائية والكيميائية لعلماء الأحياء أداة لإعادة بناء النظام الغذائي للحيوانات المنقرضة بشكل مباشر استنادًا إلى بقاياها الجزيئية، لتحل محل التقديرات غير المباشرة من شكل الفك.