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La struttura chimica dei fossili

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Un team di scienziati provenienti da Regno Unito e Stati Uniti è riuscito a scoprire la struttura chimica di antichi fossili con un potente microscopio

Un team di scienziati provenienti da Regno Unito e Stati Uniti è riuscito a scoprire la struttura chimica di antichi fossili con un potente microscopio. Gli scienziati hanno scoperto che anche i fossili risalenti all'era paleozoica, che va da circa 542 a 251 milioni di anni fa, contenevano la chitina polisaccaride e la proteina strutturale. Questi materiali vengono degradati facilmente dai microorganismi. Gli scienziati credono che queste scoperte, pubblicate sulla rivista Geology, potrebbero avere enormi implicazioni per la nostra conoscenza dei documenti fossili organici.

Facevano parte del team il professor George Cody del Laboratorio geofisico presso l'Istituto di scienza Carnegie a Washington, Stati Uniti, e il professor Andrew C. Scott del Dipartimento di Scienze della terra presso il Royal Holloway, Università di Londra nel Regno Unito.

Il segno più antico del complesso chitina-proteina era stato precedentemente scoperto in fossili cenozoici di 25 milioni di anni di età, mentre residui di proteina strutturale erano stati trovati in fossili mesozoici di 80 milioni di anni fa. In questo recente studio però, gli scienziati hanno trovato relitti del complesso proteina-chitina in fossili di artropodi dell'era paleozoica - una scoperta che nessuno avrebbe mai immaginato.

Tra le altre caratteristiche comuni, gli artropodi hanno esoscheletri o cuticole. Le parti esterne di queste cuticole sono fatte di un composto di fibre di chitina che sono incorporate in una matrice proteica.
Visto che la chitina e la proteina strutturale vengono facilmente degradate dai microorganismi, gli scienziati pensavano che fossero presenti solo in fossili più recenti. Mentre studiavano i resti fossili della cuticola di uno scorpione di 310 milioni di anni dello stato americano dell'Illinois e di un euripteride - un artropode estinto simile allo scorpione, probabilmente imparentato alle limulidae - di 417 milioni di anni, proveniente da Ontario in Canada, il professor Cody e il suo team hanno scoperto che non era così.

Usando sofisticati strumenti analitici presso il laboratorio a Fonte di luce avanzata negli Stati Uniti, i ricercatori hanno misurato gli spettri di assorbimento di raggi X a bassa energia da parte di carbonio, azoto e ossigeno nei fossili. Queste misurazioni sono state fatte a una risoluzione nell'ordine di 25 nanometri. I ricercatori hanno dimostrato che la maggior parte del carbonio, azoto e ossigeno trovati in questi fossili dell'era paleozoica veniva da un complesso proteina-chitina.

"Questo studio dimostra che la cuticola fossile dell'artropode esiste come un composto su nanoscala di cere degradato, ma è ancora un complesso chitina-proteina ricco di azoto," hanno scritto gli autori.

Non è una sorpresa che il materiale di proteina-chitina fosse in qualche modo degradato, a causa di processi chimici o di degradazione batterica parziale, secondo gli scienziati.

"È chiaro che la macromolecola del fossile è considerevolmente differente dal composto proteina-chitina iniziale della cuticola moderna," scrivono gli autori. "Queste differenze possono essere interpretate come risultato di una profonda (ma non completa) degradazione batterica e possibilmente una successiva alterazione diagenetica," aggiungono.

"Una degradazione profonda di estere, ammide e legami glicosidici probabilmente ha distrutto la maggior parte del complesso chitina-proteina e ha liberato gli acidi grassi", mentre "l'eliminazione dell'acqua dalla chitina ha prodotto carbonio insaturo che aumenta l'intensità di assorbimento nella regione aromatica e/o olefinica."

Il professor Scott afferma che la ricerca potrebbe "aiutarci a capire il processo di fossilizzazione e questa nuova tecnica ci permette di rivelare la natura chimica del fossile senza distruggerlo completamente".

Il residuo complesso proteina-chitina potrebbe avere "un importante ruolo nella conservazione dei fossili organici fornendo un substrato protetto dalla degradazione totale da sostanze simili alla cera che proteggono gli artropodi dall'essicazione", dice.

Articolo:
Cody, G.D., et al. (2011) Molecular signature of chitin-protein complex in Paleozoic arthropods Geology, pubblicato il 3 febbraio. DOI:10.1130/G31648.1

Fonte: Cordis (24/03/2011)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag: fossili
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