发光的蜘蛛化石促使人们对保存完好的标本宝库进行突破性研究

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2022年4月21日，堪萨斯大学的研究人员在《通信地球与环境》杂志上发表了一项新的研究，首次提出：在普罗旺斯地区艾克斯有哪些独特的化学和地质过程，能将渐新世时期的蜘蛛保存得如此精美？

"大多数生命不会成为化石，"主要作者艾莉森·奥尔科特说，他是堪萨斯大学地质学副教授和本科研究中心主任。"要成为化石是很难的。生物必须在非常特殊的情况下死亡，而成为化石的最简单的方法之一是拥有骨头、角和牙齿等硬的部分。因此，我们对软体生命和陆地生命的记录，如蜘蛛，是不完整的--但我们有这些特殊的保存时期，当时所有的环境提供了良好的环境。"

蜘蛛腹部化石的扫描电子图像显示了化石上的黑色聚合物和两种微藻的存在：化石上的直线硅藻垫和周围基质中分散的中心硅藻。该图像被硫（黄色）和硅（粉色）的化学图所覆盖，显示出虽然微藻是硅质的，但覆盖化石的聚合物是富含硫的。

奥尔科特和她的合作者马修-唐恩当时是地质系的博士生，现在是堪萨斯大学本科生研究中心的助理主任和荣誉教授保罗-塞尔登，以及密苏里大学的詹姆斯-希夫鲍尔，试图发现普罗旺斯地区艾克斯为蜘蛛化石的保存提供途径的确切过程。

奥尔科特说："马特正致力于描述这些化石，我们决定--或多或少是一时兴起--把它们放在荧光显微镜下，看看会发生什么。令我们惊讶的是，它们会发光，因此我们对这些化石的化学成分是什么使它们发光非常感兴趣。如果你只看岩石上的化石，它们与岩石本身几乎没有区别，但它们在荧光镜下却发出不同的颜色。于是，我们开始探索化学成分，发现化石本身含有一种由碳和硫组成的黑色聚合物，在显微镜下，看起来就像你在路上看到的焦油。我们还注意到，在化石周围有成千上万的微藻，并覆盖在化石本身上。"

来自普罗旺斯地区艾克斯地层的蜘蛛化石，白色方框内显示了扫描电子显微镜图像的位置，以及左上方看到的硫（黄色）和硅（粉红色）的化学图。这些共同揭示了化石上富含黑色硫磺的聚合物，以及两种硅质微藻的存在：化石上有一席笔直的硅藻，周围的基质中则有分散的中心硅藻。

奥尔科特和她的同事假设，这些被称为硅藻的微藻所产生的胞外物质会保护蜘蛛本体不受氧气的影响，并促进蜘蛛的硫化，这种化学变化可以解释在随后的数百万年里化石被保存为碳质薄膜。

"这些微藻制造了粘稠的胶状物--这就是它们粘在一起的方式，"研究人员说。"我假设这些微藻的化学成分，以及它们所挤出的东西，实际上使这种化学反应有可能保存蜘蛛。基本上，微藻的化学成分和蜘蛛的化学成分共同作用，使这种独特的留存事件发生。"

事实上，这种硫化现象与一种用于保存橡胶的常见工业处理方法相同。

"硫化是一个自然发生的过程--我们自己在一个众所周知的过程中做它来固化橡胶，"Olcott说。"硫化将碳与硫交联并稳定碳，这就是为什么我们对橡胶做硫化处理以使其寿命更长。我认为这里发生的化学反应是蜘蛛外骨骼是甲壳素，它是由碳单位相互靠近的长聚合物组成的，它是一个完美的环境，让硫桥进入并真正稳定这些事物。"硅藻土垫的存在有可能作为一种指南，在未来找到更多保存完好的化石矿床。

她说："研究的下一步是将这些技术扩展到其他矿床，看看保存是否与硅藻垫有关。在新生代世界上所有其他特殊的化石保存地点中，大约有80%的化石是与这些微藻有关的。因此，我们想知道这是否解释了我们在这个时代的大多数这些化石地点--基本上是从恐龙灭绝后不久到现在。这种机制可能负责给我们提供信息，以探索昆虫和其他陆生生物在恐龙之后的进化，并了解气候变化，因为有一个快速气候变化的时期，这些陆生生物帮助我们了解上次气候开始转变时生命发生了什么。"

奥尔科特和她的同事是第一个在普罗旺斯地区艾克斯解析保存化学的研究人员，她将这一事实部分归结为在COVID-19限制期间开展科学的挑战。

她说："老实说，我认为这项研究在一定程度上是大流行病科学的结果。"这些图像的第一批出现在2020年5月。我的实验室仍然关闭而一直在家里带孩子--因此我不得不改变我做科学的方式。我花了很多时间在这些图像和这些化学地图上，并真正以一种方式探索它们，如果所有的实验室都开放，我们可以进去做更多的常规工作，这些研究结果可能就不会出现。"