Китайские палеонтологи обнаружили, по их словам, самые ранние из когда-либо подтвержденных фрагментов янтаря — окаменелую смолу возрастом примерно 385 миллионов лет (средний девон), что примерно на 65 миллионов лет старше предыдущего рекордсмена. Это открытие также предполагает, что производство смолы развилось у растений задолго до появления семенных растений. Статья с результатами исследования была опубликована в журнале Science Advances.
«Янтарь, а точнее окаменевшая смола, считается одним из древних выделений семенных растений», — заявили Цзиханг Ло из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китайской академии наук, а также Научно-исследовательского института Зенкенберга и Музея естественной истории, и его коллеги.
Семенные растения обычно выделяют смолу через специализированные секреторные ткани на поверхности растений или, в более крупных масштабах, через свои внутренние секреторные системы, связанные с корой и древесиной.
Эти смолы, представляющие собой сложные смеси преимущественно терпеноидных и/или фенольных соединений, помогают растениям восстанавливаться после различных биотических и абиотических повреждений, в том числе вызванных вредителями, патогенными микроорганизмами и лесными пожарами.
Выделяемая смола затвердевает и превращается в янтарь в процессе диагенеза и катагенеза при повышенных температурах и давлении.
Вязкая смола иногда задерживает организмы, которые впоследствии сохраняются в виде ископаемых включений в янтаре, предоставляя важную информацию об эволюции наземных экосистем.
В ходе своего исследования Ло и его соавторы проанализировали около 10 кг угля, собранного из угольного пласта в формации Хуцзиерсит недалеко от Хокстолгая в Синьцзянском регионе Китая.
Используя ультрафиолетовое излучение, они обнаружили небольшие скопления янтаря, вкрапленные в уголь, и в конечном итоге вручную под микроскопом извлекли 241 крошечный кусочек — большинство из которых имели размер всего от 0,1 до 0,5 мм.
Большая часть янтаря полупрозрачна или непрозрачна и имеет оттенки от бледно-желтого до темно-коричневого цвета.
В некоторых фрагментах присутствуют пузырьки, а окаменелости ярко светятся синим цветом под ультрафиолетовым светом.
Янтарный слой в формации Худжиерсит относится к среднему девону и имеет возраст приблизительно 385 миллионов лет.
До настоящего времени самые древние достоверно подтвержденные образцы янтаря датировались поздним карбоном, примерно 320 миллионов лет назад.
«Хотя янтарь является уникальным хранилищем экологических, диагенетических и биологических данных, его образование не является непрерывным процессом на протяжении всей истории Земли», — заявили исследователи.
До пермского периода существуют только два достоверных свидетельства о находках янтаря — оба относятся к каменноугольному периоду: одно из позднего каменноугольного периода в США (320 миллионов лет назад), которое, возможно, было произведено голосеменными растениями порядка Cordaitales, вымершей линией семенных растений, тесно связанной с хвойными, и другое из позднего каменноугольного периода в Канаде (300 миллионов лет назад), вероятно, произведенное птеридоспермами (семенными папоротниками).
Используя инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье и газовую хроматографию в сочетании с масс-спектрометрией, ученые обнаружили, что химический состав янтаря из худжиерсита очень похож на смолу, производимую современными и ископаемыми хвойными деревьями, а не на смолу цветковых растений.
Это примечательно, поскольку семенные растения еще не эволюционировали, когда образовалась эта смола.
Вместо этого авторы предполагают, что смола, скорее всего, была произведена прогимноспермами — вымершей группой бессемянных растений, давших начало семенным растениям, — или древовидными ликопсидами — древней линией сосудистых растений.
В формации Хуйерсит были обнаружены окаменелости обеих групп растений. Поскольку растительные ткани не сохранились вместе с янтарем, точное происхождение подтвердить невозможно.
Полученные данные указывают на то, что биохимический механизм, необходимый для производства сложной терпеноидной смолы — признак, долгое время ассоциировавшийся исключительно с семенными растениями, — уже развился, по крайней мере, у некоторых несеменных растений к среднему девону.
Исследователи предполагают, что ранняя смола, вероятно, служила для запечатывания ран и предотвращения грибковых инфекций, а не для отпугивания насекомых, поскольку существенные свидетельства нападения насекомых на растительные ткани появляются в палеонтологической летописи лишь позже, в каменноугольном периоде.
Они также отмечают, что древние лесные пожары, которые к тому времени были обычным явлением, возможно, способствовали эволюции смолы, используемой для герметизации ран.
«Наш янтарь из худжиерсита, химически подтвержденный по результатам анализа, представляет собой самое раннее из всех обнаруженных на сегодняшний день находок янтаря», — заявили они. «Он имеет схожий химический состав с янтарем хвойных растений, что позволяет получить представление о ранней эволюции биосинтеза терпеноидных смол у сосудистых растений. Учитывая его среднедевонский возраст, наиболее вероятно, что янтарь из худжиерсита происходит из растений, не являющихся семенами».
Ранее вся известная окаменелая смола была получена от семенных растений (сперматофитов), монофилетической линии, включающей птеридоспермы (семенные папоротники), голосеменные и покрытосеменные.
Семенные растения впервые появились и широко распространились в позднем девоне (фаменский ярус, 372–359 миллионов лет назад), позже возраста янтаря из хуйерзита среднего девона.
Поэтому маловероятно, что источником янтаря являются семенные растения, хотя химические свойства янтаря из хуйерсита и смолы голосеменных растений схожи.
«Если этот вывод верен, то янтарь из худжиерсита представляет собой самую раннюю из известных ископаемых смол, производимых несеменными растениями», — отметили ученые.
