Рентгеновская микрорадиография позволяет изучать содержимое непрозрачного янтаря

Заключенный в прозрачном балтийском янтаре голотип (то есть главный типовой экземпляр, по которому был описан новый вид) древнего жука-блестянки Omositoidea gigantea, описанного в 1892 году (хранится в коллекции Гамбургского университета). Голотип представляет собой главный образец вида (ископаемого или современного). Принадлежность других экземпляров к этому виду с той или иной степенью точности можно установить по его описанию, но эталоном вида служит не описание, а голотип. Сравнивая те или иные экземпляры с голотипом, можно делать наиболее обоснованные выводы о том, относятся ли эти экземпляры к данному виду. Фото © H. Teylor с сайта www.zin.ru

Янтарь — это застывшая и химически видоизменившаяся за миллионы лет смола древних деревьев. Многие образцы янтаря содержат инклюзы — остатки утонувших в смоле организмов или их фрагментов. Инклюзы обычно не сохраняют ни окраски, ни черт внутреннего строения ископаемых организмов, но сохраняют до мельчайших деталей особенности их внешнего строения. Палеонтологи описали по заключенным в янтаре остаткам множество видов насекомых и других ископаемых организмов. Но до недавнего времени успешно исследовать удавалось лишь инклюзы, содержащиеся в прозрачном янтаре. Между тем значительная доля янтаря из всех месторождений (в разных месторождениях разная) представлена непрозрачными образцами. Французские исследователи применили для изучения заключенных в непрозрачном янтаре ископаемых остатков один из методов рентгеновской микрорадиографии. Этот метод позволил им создать детальные трехмерные изображения невидимых инклюзов. Применение подобных методов даст палеонтологам возможность успешно работать с инклюзами, которые раньше были недоступны для изучения.

Образцы непрозрачного шарантского янтаря. Фото с сайта www.spiegel.de

Янтарь представляет собой застывшие и химически преобразовавшиеся за миллионы лет сгустки смолы древних деревьев. Смола позволяет деревьям защищать повреждения тканей от проникновения вредных насекомых и возбудителей болезней. Большие количества смолы могут выделяться, в частности, после того как у дерева ломается ветка, например от ветра. Выделившаяся смола постепенно застывает. Но застывшая смола — это еще не янтарь. Для того чтобы она стала янтарем, должно пройти несколько миллионов лет, и застывшая смола в это время должна находиться в определенных условиях. При этом содержащиеся в ней терпены и некоторые другие органические вещества образуют сложные полимеры, которые и составляют основу янтаря. Незрелый янтарь, то есть застывшая древесная смола, еще не превратившаяся в янтарь, называется копал (этот термин происходит от ацтекского слова, означающего «благовоние»).

a — изображение фрагмента непрозрачного янтаря, полученное с помощью поглощающей микрорадиографии (absorption microradiography); b — изображение того же фрагмента, полученное с помощью пропускающей фазово-контрастной микрорадиографии (propagation phase contrast microradiography) — метода, позволяющего создавать трехмерные модели заключенных в непрозрачном янтаре ископаемых организмов. Фото © M. Lak, P. Tafforeau, D. Néraudeau с сайта www.esrf.eu

Во многих фрагментах янтаря содержатся ископаемые остатки древних организмов, некогда утонувших в древесной смоле. Такие остатки называют инклюзы («включения»). Инклюзы прекрасно сохраняют форму, до мельчайших подробностей, хотя обычно теряют окраску, а их содержимое по большей части разлагается. По инклюзам описано множество древних живых организмов. Древнейшие инклюзы относятся к нижнему мелу (то есть к раннему этапу мелового периода, около 145–100 млн лет назад). Самые известные залежи янтаря находятся в Прибалтике и некоторых других районах Восточной Европы (балтийский янтарь) и в Доминиканской республике (доминиканский янтарь). Балтийский янтарь образовался, преимущественно, из смолы одного из древних видов сосны (Pinus succinifera), а доминиканский — из смолы одного из видов деревьев рода гименея (Hymenaea protera) семейства бобовых. Балтийский янтарь образовался в середине палеогена (периода, следующего за меловым, около 65–25 млн лет назад), а доминиканский — в начале неогена (следующего периода, 25–2 млн лет назад).

Вверху и внизу на экране: виртуальная трехмерная модель ранее неизвестного науке насекомого из семейства Falciformicidae (отряд перепончатокрылые, Hymenopetera). Внизу: сотрудник Европейского центра синхротронного излучения Поль Таффоро (Paul Tafforeau) держит в руках объемную пластиковую «распечатку» этой модели. Когда новый вид будет описан, пластиковая модель будет храниться в музее наряду с голотипом этого вида, заключенным в непрозрачном янтаре и труднодоступным для изучения. Фото с сайта news.bbc.co.uk

По инклюзам из янтаря описано множество видов ископаемых организмов. Особенно часто встречаются в янтаре насекомые. Инклюзы нередко можно исследовать с помощью обычных световых микроскопов. Для этого достаточно хорошо отполировать образец янтаря.

Двумерные изображения трехмерных моделей ископаемых организмов, заключенных в непрозрачном янтаре: a — брюхоногий моллюск из семейства Ellobiidae; b — многоножка из семейства Polyxenidae; c — паук; d — побег голосеменного растения из рода Glenrosa; e — равноногое ракообразное из рода Ligia; f — перепончатокрылое насекомое из семейства Falciformicidae. Фото © M. Lak, P. Tafforeau, D. Néraudeau с сайта www.esrf.eu

Но янтарь, к сожалению, далеко не всегда бывает прозрачным. Во многих месторождениях значительная (нередко большая) часть янтаря представлена его непрозрачными разновидностями. До недавнего времени непрозрачные образцы янтаря было сложно, почти невозможно использовать в палеонтологических исследованиях. Инклюзы в таком янтаре не видны и, как и любые инклюзы, не поддаются извлечению.

Проникнуть в тайны непрозрачного янтаря позволил метод пропускающей фазово-контрастной микрорадиографии (propagation phase contrast microradiography) — один из методов синхротронной рентгеновской микрорадиографии. Этот метод позволяет создавать трехмерные модели недоступных видимому свету объектов, просвечивая образцы высокоэнергетическими рентгеновскими лучами, испускаемыми синхротроном, и анализируя полученные изображения с помощью компьютера. Этот метод впервые применили для изучения инклюзов, содержащихся в непрозрачном янтаре, французские исследователи из Университета Ренна (Université de Rennes), столицы Бретани, и Европейского центра синхротронного излучения (European Synchrotron Radiation Facility) в Гренобле. Изучив с помощью этой методики около двух килограмм образцов непрозрачного янтаря из месторождений в низовьях реки Шаранты (Charente) на юго-западе Франции (этот янтарь образовался в середине мелового периода, около 100 млн лет назад), исследователи обнаружили и смоделировали более 300 инклюзов, представляющих собой ископаемые остатки различных насекомых, паукообразных и растений. Современные технологии позволяют не только рассматривать полученные трехмерные изображения на экране компьютера, но и «распечатывать» их, получая осязаемые пластиковые модели с помощью специального трехмерного принтера.

Этот метод дает палеонтологам возможность работать с инклюзами, которые до недавнего времени были недоступны для изучения. Некоторые месторождения янтаря содержат преимущественно его непрозрачные формы. В частности, в низовьях Шаранты и в ряде других мест захоронения мелового янтаря доля непрозрачного янтаря составляет около 80%. Синхротронная микрорадиография делает доступными для детального изучения многие тысячи инклюзов, о существовании которых до недавнего времени можно было только догадываться.

Источник: ESRF X-rays reveal clues about life 100 million years ago trapped in opaque amber (пресс-релиз Европейского центра синхротронного излучения).

Cм. также:
1) Jonathan Amos. Secret "dino bugs" revealed // BBC News, 01.04.2008.
2) M. Lak, D. Néraudeau, A. Nel, P. Cloetens, V. Perrichot, P. Tafforeau. Phase contrast X-ray synchrotron imaging: opening access to fossil inclusions in opaque amber // Microscopy and Microanalysis (в печати, doi: 10.1017/S1431927608080264).

Петр Петров