Odkrycie polskich paleontologów otwiera nowe drzwi w nauce

Zespół polskich naukowców odkrył, zbadał i opisał skamieniałe naczynia krwionośne z zachowanymi chemicznymi śladami białek w kościach gadów triasowych, mających prawie ćwierć miliarda lat. To otwarcie nowych drzwi w nauce - mówią autorzy odkrycia.

„Ono pokazuje nowy kierunek badań, który umożliwi nam dowiedzenie się czegoś więcej, niż pokazuje sama morfologia kości. Wnikamy do środka do materii organicznej, budującej kiedyś te organizmy. To na pewno krok milowy. Otwieramy drzwi, co za nimi – jeszcze do końca nie wiemy” – powiedział podczas piątkowej konferencji prasowej w Katowicach dr Andrzej Boczarowski z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Śląskiego.

To najstarsze takie zidentyfikowane materiały na świecie. We wnętrzu strukturalnie zachowanych naczyń krwionośnych dzięki zastosowaniu najnowocześniejszej aparatury badawczej wykryto aminokwasy i fragmenty białek – w tym kolagen.

„Udowadniamy, że tego typu molekuły mogą zachować się w stanie kopalnym niezależnie od wieku – czy szczątki mają 80, 100 czy 245 mln lat, jak w naszym przypadku. Czas wydaje się nie odgrywać tej głównej roli – kluczowe jest ich utrwalenie zaraz po śmierci” – dodał mgr Dawid Surmik z Parku Nauki i Ewolucji Człowieka w Krasiejowie.

Szczątki triasowych gadów – notozaura i tanystrofa, z których pochodził materiał badawczy, zostały znalezione w kamieniołomie w Gogolinie na Opolszczyźnie oraz w dzielnicy Miasteczka Śląskiego – Żyglinie, niedaleko Tarnowskich Gór (Śląskie).

Na pograniczu wczesnego i środkowego i triasu dzisiejszy Śląsk był zalany bardzo płytkimi morzami, było ciepło i nie brakowało pokarmu, przede wszystkim ryb. Notozaur był gadem morskim, który lubił się wygrzewać na łachach piasku. Tanystrof był zwierzęciem przybrzeżnomorskim o długiej szyi, które żerowało na plaży, wyjadając ryby i skorupiaki z wgłębień zalanych wodą.

Naukowcy przypuszczają, że po śmierci ich ciała zostały błyskawicznie pochowane w osadzie, co nie tylko ocaliło szczątki przed zjedzeniem przez inne zwierzęta, ale też zahamowało rozkład.

„Jeżeli te zwierzęta zdechły na lądzie, ich ciała z rzeką czy z deszczem zostały dostarczone do morskiego środowiska, tam nastąpił dość szybki rozkład. Ciała zostały zakonserwowane w wyniku bardzo szybkiej mineralizacji, która być może trwała dni, jeżeli nie godziny. Najprawdopodobniej to mineralizacja spowodowała niejako związanie tej pierwotnej materii organicznej, będącej w miękkich tkankach do postaci mineralnej i tym samym te sygnały białkowe, chemiczne zostały utrwalone w naczyniach krwionośnych, które badaliśmy” – wyjaśnił Dawid Surmik.

To właśnie on, studiując kości notozaura i tanystrofa zauważył w nich dziwne struktury, które zidentyfikowano jako skamieniałe naczynia krwionośne. Do badania triasowych kości użyto nowatorskich metod, zaczerpniętych m.in. z fizyki molekularnej czy fizyki ciała stałego.

Badania wykonywano głównie na Uniwersytecie Śląskim, na nowoczesnym sprzęcie analitycznym wybudowanego przed kilkoma laty dzięki wsparciu środków unijnych Śląskiego Centrum Edukacji i Badań Interdyscyplinarnych w Chorzowie, a także na Uniwersytecie Jagiellońskim i w PAN w Warszawie.

„W pracy naukowej trzeba mieć właściwy materiał, dużo szczęścia i odpowiednie narzędzia, w ostatnich latach obserwujemy niebywały rozwój technik chemii, biochemii i chemii polimerów, udało się to wykorzystać, skonstruowano wspaniałe instrumentarium” – powiedział członek zespołu badawczego, prof. Roman Pawlicki z Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Pół wieku temu był on autorem pierwszej publikacji dotyczącej zachowania struktur organicznych w skamieniałościach. W 1966 r. na łamach czasopisma „Nature” opisał on świetnie zachowane skamieniałe tkanki miękkie – włókna kolagenowe, naczynia krwionośne i komórki kostne, które zachowały się w kościach dinozaurów pochodzących sprzed 80 mln lat. Zostały one wówczas znalezione przez polsko-mongolską wyprawę paleontologiczną na pustynię Gobi (Mongolia).

„W ścianach naczyń krwionośnych pochodzących z ciał gadów triasowych odkrytych na Śląsku, które badaliśmy, także zachował się kolagen. Ale one są trzykrotnie starsze od tych opisywanych przez prof. Pawlickiego” – zwrócił uwagę dr Boczarowski.

Badania prowadzono kilkoma uzupełniającymi się metodami, używając np. analiz środowiskowego mikroskopu skaningowego (ESEM), spektroskopii w podczerwieni (FTIR) oraz rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronowej (XPS). Wykorzystano także wysokorozdzielczy spektrometr mas jonów wtórnych z analizą czasu przelotu (ToF-SIMS), który umożliwia precyzyjne określenie składu chemicznego próbek. Wyniki tych badań ujawniły w kościach np. obecność aminokwasów czy kolagenu zwierzęcego.

Badania były wielokrotnie powtarzane - innymi metodami na innym sprzęcie. Kilkoma niezależnymi metodami naukowcy otrzymali identyczne wyniki, co potwierdziło rangę odkrycia. Publikacja polskich naukowców ukazała się właśnie w prestiżowym amerykańskim czasopiśmie PLOS ONE.

Jak podkreślali Andrzej Boczarowski i Dawid Surmik, badania dostarczą nie tylko informacji o notozaurze i tanystrofie – co jadły te zwierzęta, w jakim środowisku żyły. Otwierają też nowe pola badawcze.

„O ile wiek XX był wiekiem fizyki, to wiek XXI będzie wiekiem biologii, szczególnie genetyki. Wykopaliska będą wykonywane w materiale genetycznym, a nie w plenerze. Tam jest zapisana cała prawda o naszej historii” – powiedział dr Boczarowski.

Interdyscyplinarny zespół, który dokonał odkrycia, utworzyli naukowcy z Uniwersytetu Śląskiego, Uniwersytetu Jagiellońskiego, Polskiej Akademii Nauk oraz Parku Nauki i Ewolucji Człowieka w Krasiejowie (Opolskie). Znaleźli się w nim paleontolodzy: mgr Dawid Surmik i dr Andrzej Boczarowski; fizycy ciała stałego: prof. Jacek Szade i dr Katarzyna Balin; fizyk molekularny dr Mateusz Dulski; biogeolog dr hab. Barbara Kremer oraz histolog i morfolog prof. Roman Pawlicki.

Źródło: PAP - Nauka w Polsce http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,408892,odkrycie-polskich-paleontologow-otwiera-nowe-drzwi-w-nauce.html