Comment fabriquer un fossile en une seule journée

Il y a des millions d'années, certains oiseaux avaient atteint la fin de leur vie. Peut-être est-il arrivé de s'effondrer au sol dans un endroit spécial à un moment spécial, où peut-être, peut-être, les conditions étaient-elles réunies pour préserver ses vestiges pendant des millions d'années. Il aurait peut-être ensuite fait son chemin jusqu'à nous, dans les affleurements noirs et douteux des schistes de Burgess en Colombie-Britannique, dans le calcaire de la région de Solnhofen en Allemagne ou dans les sédiments stratifiés de la formation de Huajiying, dans l'est de la Chine..

Les fossiles sont des accidents. De ce fait, seules des fractions très particulières d'emplacement, de température, de pression et de temps s'y retrouvent. La plupart des os sont brisés et broyés, de sorte que tout ce qui devient un fossile est une exception rare, pas la règle. Et dans ce royaume des valeurs aberrantes, il existe une catégorie encore plus inhabituelle de fossiles «exceptionnels», ceux qui préservent les plumes, la peau ou d'autres structures anatomiques..

Une plume préhistorique aurait les meilleures chances de rester si elle était enterrée alors qu'elle était encore fraîche dans des sédiments à grain fin dans un environnement pauvre en oxygène. Evan Saitta, chercheur postdoctoral au Field Museum of Natural History de Chicago, compare le scénario à un jeu vidéo dans lequel un joueur doit continuer à surmonter les obstacles et à niveler up. «Vos niveaux antérieurs sont des choses comme être enterré par les sédiments et éviter la décomposition microbienne», dit Saitta. "Vous devez passer ces niveaux avec les matières organiques encore intactes."

Les schistes de Burgess au Canada sont une mine d'or pour les chercheurs à la recherche de fossiles exceptionnels. Mark A. Wilson / Domaine public

Les fossiles qui éliminent ces obstacles et persistent pendant des millions d’années regorgent d’informations pour les scientifiques. Certains pourraient avoir conservé des mélanosomes, que les chercheurs peuvent utiliser pour reconstruire la couleur de la peau ou du plumage d'un animal. Les structures dans les plumes peuvent aider à expliquer comment elles ont émergé et évolué. Mais les fossiles exceptionnels comme ceux-ci sont si rares que les paléontologues qui étudient la taphonomie - le processus de formation des fossiles - se posent de nombreuses questions. Quelles molécules persistent et ne persistent pas? Comment ceux qui endurent sont-ils changés par la chaleur et la pression??

Saitta pense que son conseiller diplômé Jakob Vinther de l'Université de Bristol et son collaborateur Tom Kaye de la Foundation for Scientific Advancement ont concocté un moyen de creuser ces questions: en procédant à l'ingénierie inverse de leurs propres fossiles dans un laboratoire.

Dans un nouveau papier en Paléontologie, Saitta et son entreprise décrivent la recette d'un fossile de bricolage. Ils ont emballé des branches de lézard modernes, des plumes de poulet et du matériel végétal - «fondamentalement aussi frais que possible», explique Saitta - dans des tablettes d'argile, puis chauffés dans des fours de laboratoire standard à environ 40 ° C (3500 psi)..

Étant donné que la matière organique était enrobée, il n'y avait aucun moyen de savoir avec certitude quand elle était prête et prête sans ouvrir le colis. Après quelques expérimentations, les chercheurs ont découvert que 24 heures semblaient être le meilleur endroit pour imiter la maturation d'un fossile sous la chaleur géothermique et en profondeur. Augmenter la chaleur pourrait compenser un peu le temps, ajoute Saitta, donc il ne craignait pas trop de le faire trop cuire..

Une plume, avant et après la fossilisation du bricolage. Gracieuseté d'Evan Saitta

Ce n'est pas la première fois que les chercheurs tentent de faire mûrir les «fossiles» selon un calendrier serré, mais Saitta pense que leur technique a plus de succès que les efforts précédents. En plus de ne pas donner les résultats escomptés par les chercheurs, certaines de ces tentatives ont été un peu répréhensibles. Lorsqu'un fossile se forme dans le sol, les protéines peuvent s'échapper à mesure qu'elles se dégradent. Lors de précédents essais dans des gélules scellées, les protéines de la kératine contenues dans les plumes et les écailles étaient contenues et se sont infestées en une substance visqueuse qui sentait les cheveux brûlés, explique Saitta. Cette fois-ci, les matières organiques étaient enfermées dans des sédiments poreux qui laissaient la place à la lixiviation de ces protéines, conduisant à de meilleurs résultats et à un facteur moins important. Leurs fossiles cuits ressemblent à la réalité, et quand ils les ont étudiées au microscope électronique à balayage, ils ont vu des mélanosomes. "C'est une indication que ce que nous faisons est comparable au système naturel de fossilisation", dit Saitta..

Maria McNamara, paléobiologiste et experte des fossiles exceptionnels à l'University College Cork, qui n'a pas participé à l'élaboration de ce protocole expérimental, a déclaré Découvrir cela, même si le processus n'est pas un analogue parfait pour ce qui se passe depuis des millions d'années sur le terrain, c'est un effort crédible. «Nous ne pouvons pas reproduire l'environnement naturel. Nous ne pourrons jamais connaître toutes les variables en jeu », a déclaré McNamara. «La seule façon d’étudier la fossilisation consiste à utiliser des expériences contrôlées. Je pense que cette étude est une bonne tentative pour combler cet écart. "

Maintenant, le but est d'affiner le processus et de créer «quelque chose de plus en plus semblable à un fossile», dit Saitta, «afin que nous puissions ensuite jouer avec la façon dont ces choses fonctionnent.»