Molecular, micro- and ultrastructural investigations of labile tissues in deep time

Denna avhandling behandlar en mängd mikrostrukturella och molekylära lämningar som påträffats i ett antal fossil. Resultaten presenteras i sex vetenskapliga artiklar med det gemensamma syftet att grundligt studera dessa lämningar med hjälp av såväl nya som vedertagna analysmetoder. Avhandlingens huvudsakliga frågeställningar är dels vad denna typ av fossila spår kan säga om de studerade djurens biologi, ekologi och beteende, samt vilka analysmetoder som är bäst lämpade för att kunna utröna detta.

Avhandlingen baseras på en serie fallstudier där jag undersökt fossil från ett flertal olika djurgrupper från olika geologiska tidsåldrar. Fossilen är insamlade från ett antal geologiska lokaler runtom i världen. Bland de metoder som använts kan nämnas ljus- och elektronmikroskopi, datortomografi och molekylära analyser. De senare innefattar bland annat s.k. ToF-SIMS (en mycket känslig
spektrometrimetod för att studera ytstrukturer), infraröd mikrospektroskopi och röntgenabsorptionsspektroskopi.

Bland resulten finner vi att man genom mikroskopi och histologisk analys av tänder från bland annat mosasaurier (jättelika, numera utdöda marina reptiler) kan beräkna dentinets (tandvävnadens) bildningshastighet. Eftersom dentinbildningen ligger till grund för tändernas tillväxthastighet kan man dra slutsatser om djurens tandersättningscykler (i likhet med nu levande reptiler bytte dessa djur regelbundet sina tänder). Jag påvisar också att tänderna hos större mosasauriearter tog längre tid att nå full storlek än tänderna hos mindre arter. Dock skedde dentinbildningen med högre hastighet i de större tänderna,
vilket innebar att djuren snabbare kunde ersätta förlorade tänder.

Genom studier av ögon, hud och fjädrar från en mängd fossil observerade jag ansamlingar av mikrometerstora, runda till avlånga kroppar i den bevarade vävnaden. Liknande mikrostrukturer har tidigare, vid olika tillfällen, beskrivits som så kallade melanosomer (dvs. pigmentbärande cellorganeller) och som fossiliserade bakterier. För att kunna säkerställa mikrokropparnas härkomst utförde jag och mina medförfattare molekylära och ultrastrukturella analyser av de fossila bildningarna och jämförde sedan resultaten med motsvarande analyser av modernt melanin och andra liknande kemiska föreningar. Resultaten
visar mycket riktigt att molekylära rester av eumelanin återfinns i nära anslutning till de observerade mikrostrukturerna, vilket tydligt talar för att de är melanosomer.

Utöver de studier som redovisas i de bifogade vetenskapliga artiklarna så inkluderar avhandlingen även en kort redogörelse för hur melanin uppträder i ögon, hud och fjädrar hos olika ryggradsdjur, samt dess förekomst i vissa svampar och bakterier. En översikt över de olika metoder som tillämpats i projekten presenteras, och följs av en diskussion om de möjliga slutsatser som kan dras och de svårigheter som bör beaktas inom denna typ av paleontologi.

Bevarade melanosomer kan potentiellt bidra med information rörande ett flertal biologiska och ekologiska företeelser som inte tidigare kunnat beaktas hos förhistoriskt liv. Det råder dock ännu ingen konsensus kring hur vi enklast kan säkerställa dessa “melanosomliknande” mikrostrukturers ursprung. Jag anser därför att en grundlig undersökning av sådana fossila rester, inklusive kemiska
analyser, bör tillämpas för varje enskild studie – åtminstone tills vi uppnått enighet kring vilka kriterier som måste uppfyllas för att mikrofossilen ska kunna identifieras med säkerhet.