Imagen del fósil de hoja, de 50 millones de años de antigüedad. Los colores representan los elementos presentes en ella: el rojo, el cobre; el verde, el zinc; y el azul, el níquel). Fuente: Universidad de Manchester.
Un equipo de paleontólogos, geoquímicos y físicos ha investigado la química de hojas fósiles del Eoceno excepcionalmente conservadas y encontradas en el oeste de los Estados Unidos. Datan de hace unos cincuenta millones de años.
Lo hicieron bombardeando los fósiles con rayos X más brillantes que un millón de soles. Estos haces fueron producidos por dos aceleradores de partículas del tipo sincrotrón (que son aquéllos en los que las partículas se mantienen en una órbita cerrada).
Los científicos, de la Universidad británica de Manchester y de los aceleradores de partículas Diamond Light Source (Reino Unido), así como del Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) (EEUU) consiguieron de esta manera producir una serie de imágenes sorprendentes que muestran el aspecto que tenían las hojas en aquel momento.
Según explica Nicholas Edwards, autor principal del trabajo, en un comunicado de la Universidad de Manchester: "El sincrotrón ya había demostrado su potencial para sustraer nueva información a partir de fósiles, en particular en un trabajo previo de nuestro grupo sobre la pigmentación de animales fosilizados. Con este estudio, quisimos utilizar las mismas técnicas, para ver si se podía extraer un nivel similar de información bioquímica de una parte totalmente distinta del árbol de la vida ”.
“Para hacerlo tuvimos que probar la química de las plantas fósiles, con el fin de determinar si dicho material se derivaba directamente de organismos vivos o, por el contrario, había sido degradado y sustituido durante el proceso de fosilización”.
"Sabemos que la química vegetal se puede conservar durante cientos de millones de años –está química preservada impulsa nuestra sociedad actual en la forma de combustibles fósiles-. Sin embargo, hasta ahora nadie había completado un estudio sobre otros componentes bioquímicos (aparte de los combustibles) de las plantas fósiles, como los metales", sigue diciendo Edwards.
Lo hicieron bombardeando los fósiles con rayos X más brillantes que un millón de soles. Estos haces fueron producidos por dos aceleradores de partículas del tipo sincrotrón (que son aquéllos en los que las partículas se mantienen en una órbita cerrada).
Los científicos, de la Universidad británica de Manchester y de los aceleradores de partículas Diamond Light Source (Reino Unido), así como del Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL) (EEUU) consiguieron de esta manera producir una serie de imágenes sorprendentes que muestran el aspecto que tenían las hojas en aquel momento.
Según explica Nicholas Edwards, autor principal del trabajo, en un comunicado de la Universidad de Manchester: "El sincrotrón ya había demostrado su potencial para sustraer nueva información a partir de fósiles, en particular en un trabajo previo de nuestro grupo sobre la pigmentación de animales fosilizados. Con este estudio, quisimos utilizar las mismas técnicas, para ver si se podía extraer un nivel similar de información bioquímica de una parte totalmente distinta del árbol de la vida ”.
“Para hacerlo tuvimos que probar la química de las plantas fósiles, con el fin de determinar si dicho material se derivaba directamente de organismos vivos o, por el contrario, había sido degradado y sustituido durante el proceso de fosilización”.
"Sabemos que la química vegetal se puede conservar durante cientos de millones de años –está química preservada impulsa nuestra sociedad actual en la forma de combustibles fósiles-. Sin embargo, hasta ahora nadie había completado un estudio sobre otros componentes bioquímicos (aparte de los combustibles) de las plantas fósiles, como los metales", sigue diciendo Edwards.
Combinación de elementos
Combinando las capacidades únicas de las dos instalaciones de sincrotrón mencionadas, el equipo fue capaz de producir imágenes detalladas acerca de la ubicación de diversos elementos de la tabla periódica tanto en hojas vivas como en hojas fosilizadas; y mostrar cómo se combinaban dichos elementos con otros.
El trabajo demuestra que la distribución de cobre, zinc y níquel en las hojas fósiles era casi idéntica a la distribución de estos mismos elementos en las hojas modernas: Cada uno de ellos se concentraba entonces, como ahora, en estructuras biológicas distintas, como las venas o los bordes de las hojas.
Además, la forma en que las trazas de estos elementos y otro más, el azufre, se unían en los fósiles a otros elementos resultó muy similar a la observada en hojas y en material vegetal de los suelos modernos.
Roy Wogelius, investigador de la Universidad de Manchester explica que en las imágenes se ve, además, el rastro dejado por gusanos prehistóricos al alimentarse de las hojas, un rastro similar al que dejarían las orugas modernas. “La química de dichos rastros fósiles coincide notablemente con el de una hoja comida por orugas".
"Este tipo de mapeo químico y la posibilidad de determinar la disposición atómica de elementos biológicamente importantes, como el cobre y el azufre, sólo puede llevarse a cabo utilizando un acelerador de partículas del tipo sincrotrón”, añade Wogelius.
Datos adicionales obtenidos con otras técnicas han llevado a concluir que la química de las hojas fósiles no se originó solo a partir de su entorno circundante, como ya se había sugerido previamente, sino que refleja la química de las hojas vivas.
En las hojas del Eoceno analizadas, el cobre habría actuado como un “biocida natural”, neutralizando la descomposición microbiana habitual, que destruye los tejidos vegetales. Esta misma propiedad del cobre es aprovechada hoy día por los humanos, para producir conservantes de madera con los que pintar elementos de exterior hechos con esta materia.
Combinando las capacidades únicas de las dos instalaciones de sincrotrón mencionadas, el equipo fue capaz de producir imágenes detalladas acerca de la ubicación de diversos elementos de la tabla periódica tanto en hojas vivas como en hojas fosilizadas; y mostrar cómo se combinaban dichos elementos con otros.
El trabajo demuestra que la distribución de cobre, zinc y níquel en las hojas fósiles era casi idéntica a la distribución de estos mismos elementos en las hojas modernas: Cada uno de ellos se concentraba entonces, como ahora, en estructuras biológicas distintas, como las venas o los bordes de las hojas.
Además, la forma en que las trazas de estos elementos y otro más, el azufre, se unían en los fósiles a otros elementos resultó muy similar a la observada en hojas y en material vegetal de los suelos modernos.
Roy Wogelius, investigador de la Universidad de Manchester explica que en las imágenes se ve, además, el rastro dejado por gusanos prehistóricos al alimentarse de las hojas, un rastro similar al que dejarían las orugas modernas. “La química de dichos rastros fósiles coincide notablemente con el de una hoja comida por orugas".
"Este tipo de mapeo químico y la posibilidad de determinar la disposición atómica de elementos biológicamente importantes, como el cobre y el azufre, sólo puede llevarse a cabo utilizando un acelerador de partículas del tipo sincrotrón”, añade Wogelius.
Datos adicionales obtenidos con otras técnicas han llevado a concluir que la química de las hojas fósiles no se originó solo a partir de su entorno circundante, como ya se había sugerido previamente, sino que refleja la química de las hojas vivas.
En las hojas del Eoceno analizadas, el cobre habría actuado como un “biocida natural”, neutralizando la descomposición microbiana habitual, que destruye los tejidos vegetales. Esta misma propiedad del cobre es aprovechada hoy día por los humanos, para producir conservantes de madera con los que pintar elementos de exterior hechos con esta materia.
Referencia bibliográfica:
Nicholas Paul Edwards, Phillip Lars Manning, Uwe Bergmann, Peter Lars Larson, Bart van Dongen, William I Sellers, Samuel M Webb, Dimosthenis Sokaras, Roberto Alonso Mori, Konstantin Ignatyev, Holly E Barden, Arjen van Veelen, Jennifer Anne, Victoria M Egerton, Roy A Wogelius. Leaf metallome preserved over 50 million years. Metallomics (2014). DOI: 10.1039/C3MT00242J.
Nicholas Paul Edwards, Phillip Lars Manning, Uwe Bergmann, Peter Lars Larson, Bart van Dongen, William I Sellers, Samuel M Webb, Dimosthenis Sokaras, Roberto Alonso Mori, Konstantin Ignatyev, Holly E Barden, Arjen van Veelen, Jennifer Anne, Victoria M Egerton, Roy A Wogelius. Leaf metallome preserved over 50 million years. Metallomics (2014). DOI: 10.1039/C3MT00242J.