为什么动物的某些器官会变成化石,而另一些器官则会消失,这仍然是一个科学谜。但是英国的研究人员在腐烂的鱼两个半月的时间里研究了它们体内的化学成分,发现这完全取决于每个器官的磷酸盐水平。

大多数化石保存了坚硬的组织,如骨骼、贝壳和牙齿,但偶尔——在某些条件下——矿物质也会使皮肤、肌肉和眼球等柔软的部分成为化石。当有机物在很长一段时间内(至少一万年)被磷酸钙取代时,最容易发生石化。但一个给定组织的pH值必须低于6.4才能发生这种情况。如果尸体在这种酸度下被快速掩埋,磷酸钙和其他矿物质就会开始石化过程。

一种假说认为,分解器官会产生不同的化学微环境,只有一些低于矿化的临界pH值。但事实证明,器官不会产生特殊的微环境——“它们都在一种‘汤’里腐烂”,解释托马斯·克莱门茨他在莱斯特大学(University of Leicester)担任博士研究员期间领导了这项研究,现在在伯明翰大学(University of Birmingham)工作。“这意味着器官的特定组织化学性质决定了它们变成化石的可能性。”

为了他们的实验,研究小组从当地鱼贩那里买了几只死不到两天的欧洲海鲈鱼。他们将pH值探针插入它们体内,然后将它们放在实验室的海水容器中65天。

一张沙色石板的照片,上面有三叶虫化石的印记

来源:©Rudy Lerosey-Aubril

对5亿年前半月板三叶虫化石保存下来的肠道进行分析后,科学家们得出结论,这种灭绝的海洋节肢动物很可能是一种捕食者

研究人员表明,体腔内的pH值环境是一致的。富含胶原蛋白的高磷酸盐含量的组织最有可能变成化石。但是,磷酸盐含量较低的器官位于磷的来源附近,而磷可以在腐烂时迅速释放,例如胃和肠的内容物,也会选择性地变成化石。研究小组排除了腐烂差异导致器官石化的可能性,他们发现这些器官在鱼死后五天内就变得无法辨认了。

“我们对研究结果非常满意,因为我们现在可以解释,例如,为什么化石经常能保存动物的肠道,但却不能保存它们的肝脏。”Sarah Gabbott来自莱斯特大学,他和克莱门茨及其同事一起进行了这项研究马克·珀内尔

埃文Saitta他是美国芝加哥大学的古生物学家,他说这项研究的结论“非常合理”。他指出,这些发现与对化石的观察是一致的,在化石中,某些组织和器官比其他组织和器官更有可能通过磷化来保存。

Saitta回忆说,他的博士导师,布里斯托尔大学的古生物学家Jakob Vinther曾经告诉他,组织的原始组成是古生物学家试图解释化石记录中保存偏见的一个关键考虑因素。“事实上,组织的生物化学似乎解释了化石保存的绝大多数差异——从大多数化石都是稳定的、无机的、钙化的组织(如骨头、牙齿和贝壳)这一事实可以清楚地看到,”Saita说。

伊丽莎白船夫他是一名材料科学家,现居美国,是一名科学作家血管雷克斯霸王龙骨头他说,这一发现对过去几十年发表的一系列研究具有重要意义,包括那些报告保存血管证据的研究。她解释说:“这些领域的早期研究因缺乏可行的保存机制而受到了质疑。”“这项研究为现有的相关文献提供了重要的补充,为可能保存从血管到肠道器官等一系列组织提供了科学依据。”