Een 650 miljoen jaar oud fossiel. Afbeelding tegoed: Dr. J. William Schopf / UCLA. Klik om te vergroten
UCLA paleobioloog J. William Schopf en collega's hebben 3D-beelden gemaakt van oude fossielen - 650 miljoen tot 850 miljoen jaar oud - bewaard in rotsen, een prestatie die nog nooit eerder is gedaan.
Als een toekomstige ruimtemissie naar Mars rotsen terug naar de aarde brengt, zei Schopf dat de technieken die hij heeft gebruikt, confocal laser scanning microscopy en Raman spectroscopy genoemd, wetenschappers in staat zouden kunnen stellen om microscopische fossielen in de rotsen te bekijken op zoek naar tekenen van leven, zoals organische celwanden. Deze technieken zouden de rotsen niet vernietigen.
"Het is verbazingwekkend om een organisch bewaard, microscopisch fossiel in een rots te zien en deze microscopisch kleine fossielen in drie dimensies te zien", zegt Schopf, die ook geoloog, microbioloog en organische geochemicus is. "Het is erg moeilijk om enig inzicht te krijgen in de biochemie van organismen die bijna een miljard jaar geleden leefden, en dit (confocale microscopie en Raman-spectroscopie) geeft het je. Je ziet de cellen in de confocale microscopie en de Raman-spectroscopie geeft je de chemie.
'We kunnen onder het fossiel kijken, het van bovenaf, van de zijkanten zien en het ronddraaien; we konden dat niet doen met een andere techniek, maar nu kunnen we dat, vanwege confocale laserscannende microscopie. Hoewel de fossielen buitengewoon klein zijn, zijn de beelden bovendien scherp en helder. We kunnen dus zien hoe de fossielen in de loop van miljoenen jaren zijn afgebroken en leren wat echte biologische kenmerken zijn en wat er in de loop van de tijd is veranderd. ”
Zijn onderzoek is gepubliceerd in het januarinummer van het tijdschrift Astrobiology, waarin hij confocale microscopieresultaten van de oude fossielen rapporteert. (Hij publiceerde in 2005 oude Raman spectroscopie 3D-beelden van oude fossielen in het tijdschrift Geobiology.)
Sinds zijn eerste jaar als afgestudeerde student van Harvard in de jaren zestig had Schopf als doel chemische analyse uit te voeren van een individueel microscopisch fossiel in een rots, maar tot nu toe had hij geen techniek om dit te doen.
"Ik wilde dit al 40 jaar doen, maar dat was voorheen niet mogelijk", zegt Schopf, de eerste wetenschapper die confocale microscopie gebruikte om fossielen te bestuderen die in zulke oude rotsen zijn ingebed. Hij is directeur van UCLA's Institute of Geophysics and Planetary Physics Center for the Study of Evolution and the Origin of Life.
Raman-spectroscopie, een techniek die voornamelijk door chemici wordt gebruikt, stelt je in staat de moleculaire en chemische structuur van oude micro-organismen in drie dimensies te bekijken, en te onthullen waaruit de fossielen zijn gemaakt zonder de monsters te vernietigen. Raman-spectroscopie kan helpen bewijzen of fossielen biologisch zijn, zei Schopf. Bij deze techniek wordt een laser van een microscoop gebruikt die op een monster is gericht; het meeste laserlicht wordt verstrooid, maar een klein deel wordt geabsorbeerd door het fossiel.
Schopf is de eerste wetenschapper die deze techniek gebruikt om oude microscopische fossielen te analyseren. Hij ontdekte dat de samenstelling van de fossielen veranderde; stikstof, zuurstof en zwavel werden verwijderd, waardoor koolstof en waterstof achterbleven.
Confocale microscopie gebruikt een gefocusseerde laserstraal om de organische wanden van de fossielen te laten fluoresceren, waardoor ze in drie dimensies kunnen worden bekeken. De techniek, voor het eerst gebruikt door biologen om de innerlijke werking van levende cellen te bestuderen, is nieuw in de geologie.
De oude micro-organismen zijn 'vijverschuim', een van de vroegste levensvormen, veel te klein om met het blote oog te zien.
Co-auteurs van UCLA van Schopf zijn onder meer afgestudeerden in de geologie, Abhishek Tripathi en Andrew Czaja, en senior wetenschapper Anatoliy Kudryavtsev. Het onderzoek wordt gefinancierd door NASA.
Schopf is redacteur van "Earth's Earliest Biosphere" en "The Proterozoic Biosphere: A Multidisciplinary Study", begeleidende boeken die de meest uitgebreide kennis bieden van meer dan 4 miljard jaar geschiedenis van de aarde, van de vorming van het zonnestelsel 4,6 miljard jaar geleden voor evenementen van een half miljard jaar geleden.
Oorspronkelijke bron: UCLA News Release
