Etudes spectroscopiques morphologiques et organiques d'un 44

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 5876 (2023) Citer cet article

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Cette étude détaille la qualité de conservation des gisements d'ambre à l'Éocène. Grâce à des études de craquage de l'ambre baltique utilisant la tomodensitométrie synchrotron et la microscopie électronique à balayage, il a été constaté que la cuticule d'un spécimen de chrysomèle (Crepidodera tertiotertiaria (Alticini : Galerucinae : Chrysomelidae)) est exceptionnellement bien préservée. L'analyse spectroscopique utilisant la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier synchrotron suggère la présence de \(\upalpha\)-chitine dégradée dans plusieurs zones de la cuticule, et la spectroscopie à dispersion d'énergie soutient la présence d'une préservation organique. Cette préservation remarquable est probablement le résultat de plusieurs facteurs tels que les propriétés de protection antimicrobiennes et physiques favorables de l'ambre de la Baltique par rapport à d'autres milieux de dépôt, couplées à une déshydratation rapide du coléoptère au début de son processus taphonomique. Nous apportons la preuve que les études de fissuration des inclusions d'ambre, bien que intrinsèquement destructrices des fossiles, constituent une méthode sous-utilisée pour sonder la préservation exceptionnelle dans les temps profonds.

Les inclusions d'ambre (résine végétale fossilisée) sont une source d'informations cruciale pour la reconstruction des écosystèmes anciens, car elles privilégient les animaux plus petits, tels que les insectes, qui ne sont autrement pas bien représentés dans les milieux sédimentaires1. Ces inclusions présentent souvent une préservation 3D « réaliste », fournissant beaucoup plus d’informations morphologiques que les fossiles moulés ou compressés2. Cela conduit à une préservation commune de la cuticule3 (y compris les couleurs structurelles4,5), ainsi que des structures internes des tissus mous des invertébrés2 dans l'ambre. Dans les plus gros morceaux d'ambre, une préservation haute fidélité des vertébrés peut être trouvée dans des spécimens plus petits6,7 ou des parties de spécimens telles que des plumes8. Les plantes3, les champignons9 et les microbes10 sont également bien représentés dans l’ambre. Des tentatives ont été faites pour déterminer le contenu organique des inclusions ambrées à l'aide de méthodes non invasives11,12,13, mais elles sont limitées dans leur résolution et leur portée pour fournir une identification moléculaire.

Malgré le grand nombre de rapports sur une préservation morphologique exceptionnelle, il existe très peu d’études modernes tentant d’extraire les matières organiques de l’ambre. Les propriétés protectrices et antibiotiques de l’ambre offrent le potentiel de préserver les molécules organiques mieux que tout autre milieu14. Généralement, les matériaux fossiles tels que les os sont poreux, les laissant exposés à l'interaction avec les sédiments et les fluides interstitiels environnants. S’il reste des composants organiques dans les fossiles, ils seront généralement dépassés en nombre par les matériaux inorganiques présents dans les tissus environnants ou dans les roches hôtes. Les effets de l’altération et de la diagenèse, ainsi que la possibilité de matières organiques exogènes comme contaminants rendent l’interprétation spectrale plus difficile15. Heureusement, l'ambre en tant que milieu de conservation fournit un système essentiellement fermé (sauf circonstances exceptionnelles16), de sorte que les contributions inorganiques et organiques des sédiments devraient être minimes. L'exposition des inclusions ambrées grâce à une étude de fissuration de spécimens bien conservés offre la possibilité de tester la présence de matière organique dans des conditions de conservation optimales.

La molécule organique qui a le plus grand potentiel à être préservée chez les insectes est la chitine issue de leurs exosquelettes17. La chitine \((\text{C}_8 \text{H}_{13} \text{O}_5 \text{N})_n\) est un aminopolysaccharide structurel à base de glucose qui est abondant dans la nature, trouvé dans le squelette les structures de nombreux invertébrés tels que les éponges18, les coraux19, les crustacés20, les arachnides21, les parois cellulaires des champignons22 et les cuticules des insectes23. Il existe trois polymorphes connus de chitine : \(\upalpha\)-chitine trouvée dans les arthropodes, les champignons et les éponges ; \(\upbeta\)-chitine présente dans les mollusques et les diatomées ; et une forme rare de chitine \(\upgamma\) trouvée dans les cocons d'insectes24,25. Pour les insectes en particulier, la chitine contribue à renforcer l’exosquelette en tant que partie du complexe protéine-chitine dans la cuticule et devrait se décomposer moins facilement que d’autres macromolécules organiques telles que l’ADN ou les protéines17. Cependant, la chitine n’est plus couramment trouvée dans les archives fossiles au-delà d’un million d’années15. La chitine d'insecte fossile la plus ancienne acceptée (\(\scriptstyle \sim\)25 Ma) était un coléoptère trouvé dans les schistes lacustres de l'Enspel Lagerstätte, en Allemagne26, décrit en 1997. Depuis lors, il y a eu peu d'allégations de préservation de la chitine dans la littérature pour des périodes postérieures à l'Oligocène pour un animal (les allégations incluent : \(\scriptstyle \sim\)34 Ma de seiche27, \(\scriptstyle \sim\)200 Ma d'œuf de gastéropode capsule28, complexe chitine-protéine dans \(\scriptstyle \sim\)310 Ma scorpion et \(\scriptstyle \sim\)417 Ma eurypterid29, \(\scriptstyle \sim\)505 Ma éponge30, 810 à 715 Ma champignons microfossiles31 ). Bien que ces études portent sur des fossiles provenant de milieux de schiste, encore moins d’allégations concernant la chitine proviennent de résines. Une étude11 a pu utiliser la diffusion Raman des rayons X pour trouver des preuves de polysaccharides similaires à la chitine dans la cuticule d'une fourmi de l'ambre de l'Éocène.