En utilisant la source lumineuse à rayonnement synchrotron Stanford du SLAC, les chercheurs ont pu démêler l'histoire des pigments clés dans les anciens fossiles de souris. Les chercheurs ont montré que la souris avait probablement une fourrure rougeâtre et brune sur le dos et les côtés et un ventre blanc, comme le montre la conception d'artiste de Stuart Pond à gauche. L'image du bas à droite est une photographie du fossile clé examiné dans cette étude. Au-dessus se trouve une image radiographique synchrotron en fausses couleurs de la chimie des fossiles. Crédit :Gregory Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
Des chercheurs ont détecté pour la première fois des traces chimiques de pigment rouge dans un ancien fossile :une souris exceptionnellement bien conservée, un peu comme les mulots d'aujourd'hui, qui parcouraient les champs de ce qui est maintenant le village allemand de Willershausen il y a environ 3 millions d'années.
L'étude a révélé que la créature éteinte, affectueusement surnommée « la souris puissante » par les auteurs, était vêtu d'une fourrure brune à rougeâtre sur le dos et les côtés et avait un petit ventre blanc. Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans Communication Nature .
La collaboration internationale, dirigé par des chercheurs de l'Université de Manchester au Royaume-Uni, utilisé la spectroscopie aux rayons X et de multiples techniques d'imagerie pour détecter la signature chimique délicate des pigments chez cette souris disparue depuis longtemps.
"La vie sur Terre a jonché les archives fossiles d'une mine d'informations qui n'ont été accessibles que récemment à la science, " dit Phil Manning, un professeur de Manchester qui a codirigé l'étude. « Une suite de nouvelles techniques d'imagerie peut désormais être déployée, qui nous permettent d'approfondir l'histoire chimique d'un organisme fossile et les processus qui ont préservé ses tissus. Où une fois nous avons vu simplement des minéraux, maintenant, nous décollons doucement les "fantômes biochimiques" d'espèces éteintes depuis longtemps."
L'équipe de recherche, qui comprend des scientifiques du SLAC National Accelerator Laboratory du département américain de l'Énergie, ont utilisé des faisceaux de rayons X provenant de la source lumineuse de rayonnement synchrotron de Stanford (SSRL) du SLAC et de la source lumineuse de diamant (DLS) au Royaume-Uni.
Une image radiographique synchrotron en fausses couleurs de la chimie fossile. Le bleu représente le calcium dans les os, le vert est l'élément zinc qui s'est avéré important dans la biochimie du pigment rouge et le rouge est un type particulier de soufre organique qui ne peut pas être représenté par les méthodes traditionnelles. Ce type de soufre est enrichi en pigment rouge. Lorsqu'ils sont combinés, les régions riches en zinc et en soufre apparaissent en jaune sur cette image, montrant que la fourrure de cet animal était riche en composés chimiques qui sont très probablement dérivés des pigments rouges originaux produits par la souris. Crédit: Communication Nature
Peindre une image du passé
La couleur joue un rôle vital dans les processus sélectifs qui ont guidé l'évolution pendant des centaines de millions d'années. Mais jusqu'à récemment, les techniques utilisées pour étudier les fossiles n'étaient pas capables d'explorer la pigmentation des animaux anciens qui est essentielle pour reconstruire exactement à quoi ils ressemblaient.
Cet article le plus récent marque une percée dans la capacité de résoudre les pigments de couleur fossilisés chez les espèces disparues depuis longtemps en cartographiant les éléments clés associés au pigment mélanine, le pigment dominant chez les animaux. Sous forme d'eumélanine, le pigment donne une couleur noire ou marron foncé, mais sous forme de phéomélanine, il produit une couleur rougeâtre ou jaune.
Construire la fondation
Jusque récemment, les chercheurs s'étaient concentrés sur les traces d'éléments connus pour être associés à l'eumélanine, qui dans des expériences précédentes ont révélé des motifs sombres et clairs dans les plumes des premiers oiseaux, y compris Archaeopteryx le célèbre fossile qui a d'abord offert un lien clair entre les dinosaures et les oiseaux.
En 2016, co-auteur Nick Edwards, scientifique au SLAC, a dirigé une étude qui a démontré le potentiel de différencier entre l'eumélanine et la phéomélanine dans les plumes des oiseaux modernes. Ce travail a fourni une référence chimique pour ce document le plus récent, qui pour la première fois a montré qu'il est possible de détecter le pigment rouge insaisissable, qui est beaucoup moins stable au cours des temps géologiques, dans les fossiles anciens.
Le fossile clé examiné dans cette étude est une espèce éteinte de souris des champs datant de 3 millions d'années en Allemagne. La souris mesure environ 7 cm de long. Crédit :Université de Göttingen
"Nous avons dû construire une base solide en utilisant des tissus animaux modernes avant de pouvoir appliquer la technique à ces animaux anciens, " a déclaré Edwards. "C'était vraiment un point de basculement dans l'utilisation de signatures chimiques pour casser la coloration d'animaux anciens avec des fossiles de tissus mous."
Pour révéler les motifs fossiles de la puissante souris, l'équipe de Manchester a utilisé SSRL et DLS pour baigner les fossiles dans des rayons X intenses. L'interaction de ces rayons X avec les métaux traces présents dans les pigments a permis à l'équipe de reconstituer la coloration rougeâtre de la fourrure de la souris.
"Les fossiles utilisés dans cette étude préservent des détails structurels étonnants, mais notre travail souligne qu'une telle préservation exceptionnelle peut également conduire à des détails chimiques extraordinaires qui modifient notre compréhension de ce qu'il est possible de résoudre dans les fossiles, " a déclaré le professeur de géochimie de Manchester Roy Wogelius, qui a co-dirigé l'étude. "En cours de route, nous en avons appris beaucoup plus sur la chimie de la pigmentation dans le règne animal"
Ajout d'une nouvelle dimension
La clé de leur travail consistait à déterminer que les métaux traces étaient incorporés dans la fourrure de souris fossilisée exactement de la même manière qu'ils se lient aux pigments chez les animaux avec de fortes concentrations de pigment rouge dans leurs tissus.
« Lorsque vous faites des recherches dans un domaine particulier, la portée de vos techniques peut évoluer, " dit Uwe Bergmann, co-auteur et scientifique distingué du SLAC qui a dirigé le développement de l'imagerie par fluorescence X utilisée dans cette recherche. « L'espoir est que vous puissiez développer un outil qui fera partie de l'arsenal standard lorsque quelque chose de nouveau sera étudié, et je crois que l'application aux fossiles en est un bon exemple."
L'effort, qui impliquait la physique, paléontologie, chimie organique et géochimie, informe les scientifiques sur ce qu'il faut rechercher à l'avenir.
"Notre espoir est que ces résultats signifient que nous pouvons devenir plus confiants dans la reconstruction d'animaux éteints et ainsi ajouter une autre dimension à l'étude de l'évolution, " dit Wogelius.
