44의 형태학적 및 유기적 분광학적 연구

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5876(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

이 연구는 시신세의 호박 퇴적물의 보존 품질을 자세히 설명합니다. 싱크로트론 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 및 주사 전자 현미경을 사용한 발트해 호박 균열 연구를 통해 잎벌레(Crepidodera tertiotertiaria(Alticini: Galerucinae: Chrysomelidae)) 표본의 표피가 매우 잘 보존되어 있는 것으로 나타났습니다. 싱크로트론 푸리에 변환 적외선 분광법을 사용한 분광학 분석은 큐티클의 여러 영역에 분해된 \(\upalpha\)-키틴이 존재함을 시사하고, 에너지 분산 분광학은 유기 보존의 존재를 뒷받침합니다. 이 놀라운 보존은 다른 퇴적 매체에 비해 발트해 호박의 유리한 항균 및 물리적 차폐 특성과 딱정벌레의 태포노믹 과정 초기에 빠른 탈수와 같은 여러 요인의 결과일 가능성이 높습니다. 우리는 호박 함유물에 대한 균열 연구가 본질적으로 화석을 파괴하기는 하지만 오랜 시간 동안 예외적으로 보존된 부분을 조사하는 데 활용도가 낮은 방법이라는 증거를 제시합니다.

호박(화석화된 식물 수지) 함유물은 퇴적 환경에서 잘 나타나지 않는 곤충과 같은 작은 동물에 편향되어 있기 때문에 고대 생태계 재구성을 위한 중요한 정보 소스입니다1. 이러한 함유물은 종종 "실물과 같은" 3D 보존 기능을 갖추고 있어 주조 또는 압축 화석보다 훨씬 더 많은 형태학적 정보를 제공합니다2. 이로 인해 큐티클3(구조적 색상4,5 포함)과 무척추동물의 내부 연조직 구조22가 호박에 공통적으로 보존됩니다. 더 큰 호박 조각에서는 작은 몸집의 표본6,7 또는 깃털과 같은 표본의 일부에서 충실도가 높은 척추동물 보존을 찾을 수 있습니다8. 식물3, 곰팡이9, 미생물10도 호박색으로 잘 표현됩니다. 비침습적 방법11,12,13을 사용하여 호박 함유물 내부의 유기 함량을 확인하려는 시도가 있었지만 분자 식별을 제공하는 해상도와 범위가 제한되어 있습니다.

탁월한 형태학적 보존에 대한 많은 양의 보고서에도 불구하고 호박 내부에서 유기물을 추출하려는 현대 연구는 거의 없습니다. 호박의 차폐 및 항생 특성은 다른 어떤 매체보다 유기 분자를 더 잘 보존할 수 있는 잠재력을 제공합니다14. 일반적으로 뼈와 같은 화석 물질은 다공성이므로 주변 퇴적물 및 기공 유체와 상호 작용에 노출됩니다. 화석에 유기 성분이 남아 있는 경우 일반적으로 주변 조직이나 모암에 있는 무기 물질보다 그 수가 더 많습니다. 풍화작용과 속생작용의 영향과 외인성 유기물질이 오염물질로 존재할 가능성은 스펙트럼 해석을 더욱 어렵게 만듭니다15. 다행스럽게도 호박은 보존 매체로서 본질적으로 폐쇄된 시스템을 제공하므로(예외적인 상황16 제외) 퇴적물의 무기 및 유기 기여가 최소화될 것으로 예상됩니다. 잘 보존된 표본에 대한 균열 연구를 통해 호박 함유물을 노출시키면 최적의 보존 조건에서 유기 물질을 테스트할 수 있는 기회가 제공됩니다.

곤충에서 보존될 가능성이 가장 큰 유기 분자는 곤충의 외골격에 있는 키틴입니다17. 키틴\((\text{C}_8 \text{H}_{13} \text{O}_5 \text{N})_n\)은 자연에 풍부하고 골격에서 발견되는 포도당 기반 구조적 아미노다당류입니다. 해면동물18, 산호19, 갑각류20, 거미류21, 곰팡이 세포벽22, 곤충의 표피23와 같은 많은 무척추동물의 구조. 키틴에는 세 가지 알려진 다형이 있습니다. \(\upalpha\)-키틴은 절지동물, 균류 및 해면에서 발견됩니다. \(\upbeta\)-키틴은 연체동물과 규조류에서 발견됩니다. 그리고 곤충 고치에서 발견되는 희귀한 \(\upgamma\)-키틴 형태도 있습니다24,25. 특히 곤충의 경우 키틴은 큐티클의 단백질-키틴 복합체의 일부로 외골격을 강화하는 데 도움이 되며 DNA나 단백질과 같은 다른 유기 거대 분자에 비해 쉽게 붕괴되지 않을 것으로 예상됩니다17. 그러나 키틴은 백만년이 지난 화석 기록에서는 흔히 발견되지 않습니다15. 가장 오래된 화석 곤충 키틴(\(\scriptstyle\sim\)25 Ma)은 1997년에 기술된 독일 Enspel Lagerstätte의 호수 셰일에서 발견된 딱정벌레였습니다26. 그 이후로 모든 동물에 대한 올리고세 이후 기간 동안 문헌에서 키틴 보존에 대한 주장은 거의 없었습니다(주장에는 다음이 포함됩니다: \(\scriptstyle \sim\)34 Ma cuttlefish27, \(\scriptstyle \sim\)200 Ma 복족류 알 capsule28, \(\scriptstyle \sim\)310 Ma 전갈 및 \(\scriptstyle \sim\)417 Ma eurypterid29, \(\scriptstyle \sim\)505 Ma 스폰지30, 810 ~ 715 Ma 균류 미세화석31의 키틴-단백질 복합체31 ). 이 연구에서는 셰일 환경의 화석을 다루었지만 수지에 대한 키틴 주장은 훨씬 적습니다. 한 연구11에서는 X선 라만 산란을 사용하여 시신세 호박의 개미 표피에서 키틴과 유사한 다당류의 증거를 찾을 수 있었습니다.