Время

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 1539 (2023) Цитировать эту статью

688 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Процессы окаменения и особенно роль бактериальной деятельности в сохранении органического материала еще недостаточно изучены. Здесь мы сообщаем о результатах контролируемых тафономических экспериментов с раками в пресной воде и отложениях. Анализ ампликона 16S рРНК показал, что развитие состава бактериального сообщества с течением времени коррелировало с различными стадиями распада и сохранения. Три доминирующих рода: Aeromonas, Clostridium и Acetobacteroides были определены как основные причины разложения раков в пресной воде. С помощью микрокомпьютерной томографии (мк-КТ), сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и конфокальной рамановской спектроскопии (КРС) через 3–4 дня внутри туш раков во время их разложения в пресной воде при температуре 24 °С были обнаружены скопления кальцита. Выпадение кластеров кальцита в процессе разложения увеличивалось в присутствии бактерий рода Proteocatella. Следовательно, Proteocatella может быть одним из родов бактерий, ответственных за окаменение.

«Консерват-Лагерштеттен» хранит в себе отчетливую летопись окаменелостей мягких тканей и, таким образом, отражает разнообразие древних сообществ1,2. Различные этапы, которые приводят к окаменению мягких тканей, остаются неясными, и особенно роль бактериальной активности недостаточно изучена. Сразу после смерти организма автолитические ферменты, такие как липазы, протеазы или амилазы, начинают самопереваривание мертвых клеток, и высвобождаются богатые питательными веществами жидкости3,4,5,6. Эти питательные вещества поддерживают первоначальный рост бактерий, которые затем производят гидролитические экзоферменты и продолжают разлагать органические вещества. Гетеротрофный распад может сопровождаться сдвигами значения pH. Предполагается, что эти сдвиги pH могут привести к высвобождению ионов из органического материала и окружающей среды. Свободные ионы еще больше ухудшают рост бактерий, приводят к стабилизации остатков тканей и, в конечном итоге, к аутигенной минерализации7,8,9,10,11,12,13. Таким образом, первоначальная бактериальная активность, по-видимому, играет важную роль в исключительной сохранности14,15 до тех пор, пока скорость последующих процессов консервации, например, минерализации, остается выше, чем скорость разложения7,8,9,10,11,12,14, 16,17,18,19,20.

Большая часть исследований сосредоточена на условиях окружающей среды, которые либо снижают активность бактерий, либо способствуют осаждению минералов. На активность бактерий сильно влияют абиотические факторы, такие как температура, значение pH, соленость или кислород. Эти параметры влияют на способность штаммов успешно колонизировать среду обитания или регулировать выработку специфических разлагающих экзоферментов в зависимости от наличия питательных веществ, кислорода, плотности бактериальных клеток и фазы роста бактерий21,22,23. Экзоферменты, такие как протеазы, хитиназы или липазы, способствуют разложению мягких тканей, тогда как другие метаболические характеристики бактерий (например, активность уреазы, метаболизм аминокислот, ферментация сахаров с высвобождением органических кислот) могут прямо или косвенно индуцировать процессы минерализации24 и тем самым способствовать сохранению мягких тканей. Предполагается, что распад и минерализация происходят одновременно и специфичны для типа ткани13,25. Сохранение мягких тканей часто связано с анаэробными условиями, которые снижают аутолитическую активность и, как предполагается, влияют на микробную деградацию26,27,28,29,30,31,32,33,34,35. Однако при этом не учитывается, что бактерии проявляют различные адаптации к условиям пониженного содержания кислорода. Например, Pseudomonas tunicata, аэробная морская бактерия, образует псевдоморфы морских эмбрионов в аэробных условиях, но разрушает внутреннюю структуру клеток, если кислород недоступен или истощен31. Кроме того, некоторые облигатные анаэробные организмы, такие как сульфатредуцирующие бактерии, способны разлагать органические вещества так же быстро, как и аэробные бактерии16,36. Более того, тафономические эксперименты до сих пор не пришли к единому мнению о роли анаэробных условий в сохранении. Хотя некоторые результаты указывают на более быстрое разложение мягких тканей в аэробных условиях26,27,28,37, другие экспериментальные результаты не показывают различий по сравнению с анаэробным распадом16,38 или лишь редкие различия в различных кислородных условиях39,40. В частности, одно исследование показало, что некоторые ткани книдарий разлагаются еще быстрее в анаэробных условиях41. Также было высказано предположение, что специфические процессы минерализации, вызванные бактериями в анаэробных условиях, могут быть более важными для сохранения тканей, чем снижение микробной активности14.