Вопрос к химикам

[macroevolution]

Коллеги, кто знает химию (или биохимию, или микробиологию?), помогите, пожалуйста, бедным палеонтологам разобраться с экспериментом. Эксперимент тафономический - попробовали захоронить маленьких рачков в осадке и посмотреть, что с ними будет. Вот письмо от Елены Наймарк:

Уважаемые коллеги, обращаюсь к вам за помощью и надеюсь, что этот вид инернетного brain-storming станет новым способом решать научные задачи. Я сейчас занимаюсь проблемой сохранения мягких тканей в ископаемом состоянии по типу знаменитых эмбрионов Доушаньтуо или как в Burgess shale biota.
Были поставлены эксперименты с захоронением рачков Artemia salina в природных каолинитах. Каолиниты – напомню, глины белого цвета. В суспензию каолинита, приготовленную с пресной отстоянной водой (не дистилированной), в высокие стеклянные трубки были опущены рачки (живые, одного возраста, первой стадии линьки), трубки закрыли парафином и закрыли от света. Каолинит со временем осел, а рачки распределились по толще осадка. Их хорошо видно сквозь стекло трубки, так как они оранжевого цвета. Осадок довольно быстро стал темно-серого цвета, но вокруг каждого рачка сформировалось светлое пятно. В течение месяца картина становилась все более контрастной. Затем от верхних светлых пятен вверх потянулись тонкие светлые струйки. Со временем, то есть в течение двух недель эти струйки стали видны у большинства светлых пятен. Через три месяца только пятна в самом нижнем слое осадка оставались округлыми без струек. Одновременно в самой верхней части осадка формировался светлый слой, его толщина со временем увеличивалась. Мой вопрос заключается в том, чтобы расшифровать природу этих светлых пятен вокруг рачков. Мне явно не хватает знаний по микробиологи и биохимии, нужно было не прогуливать лекции в свое время. Что за химические и биохимические процессы сформировали эти пятна? Почему с течением времени от них потянулись вверх тонкие струйки? Какие могут быть тесты, чтобы проверить предположения? Все процессы протекают в бескислородной или микрокислородной среде, иначе темный осадок, который обеспечивается присутствием сульфидов, посветлел бы. Кстати он быстро, примерно за час, светлеет, когда его открывают и переносят в обычные комнатные условия. Я дала фотографии экспериментов, сделанных примерно через 2,5 месяца инкубации.


Здесь хорошо видны тонкие струйки, которые тянутся от светлых пятен. Наверху видно начало формирования светлого слоя.



Здесь светлый слой уже широкий



Светлые пятна вокруг оранжевых рачков.

Comments

[overscience-mes.livejournal.com]

мой еще не проснувшийся мозг в качестве первой тупой идеи выдал кислоту, разрушенные клетки сильно закисляют среду
в качестве второй, редокс радикалы, но, имхо, для них пятнышки великоваты будут

[elenanaimark.livejournal.com]

Да, эта идея у меня сразу появилась. Для ее проверки я отделила верхний слой от среднего и нижнего и собираюсь измерить рН. Первая попытка сделать это оказалась неудачной - прибор сломался. Есть ли ккие-то еще идеи, как это можно проверить?

[gineer.livejournal.com]

"струйки" скорее всего какой-то газ... может СО2
вроде ни у каких других веществ не может наблюдатся такое "антигравитационное" поведение.
бактерии тоже вроде таким не грешат

[gegmopo4.livejournal.com]

Или жидкость с плотностью, меньше плотности воды. Или даже не жидкость (хотя для всплытия твёрдых частиц понадобилось бы больше времени, думаю).

[elenanaimark.livejournal.com]

Газ было бы видно, хотя бы в виде маленьких пузырьков, а их нет.

[levgilman.livejournal.com]

Насчёт газа - предположение естественное, но смущает динамика - не разошёлся бы он в растворе раньше, чем сформирует пузырьки?
Бывают таксисы у бактерий, возможны тропизмы у плесени. Хотя интуитивно, по впечатлению - полоски абиотические.

[shultz-flory.livejournal.com]

Негодую. Это жестокое обращение с животными!
Извините, по делу сказать нечего.

[russian-o.livejournal.com]

Похоже, что они, извините, протухли. Все ведь было не стерильно. То, что кислорода нет, еще ни чего не значит т.к. полно всяких анаэробов. Ни кто не делает консервы просто путем закручивания банки.

Могу посоветовать расковырять сосуд и глянуть в микроскоп, что там плавает и в каких количествах. Если и правда протухло, то надо думать, какие природные факторы могут способствовать естественной консервации и пытаться их воссоздать.

[flavorchemist.livejournal.com]

Очень похоже что так

[elenanaimark.livejournal.com]

Естественно, протухли. Палеонтологи вообще имеют дело с давно протухшими организмами. Которые протухают именно потому, что не стерильно. Вот я и думаю, что может быть природным консервантом. В микроскоп я, конечно, заглянула. Плавает там много чего, но главное, что каолинит выступает как адсорбент.

[Сергей Матиясевич (from livejournal.com)]

Если на стадии широкого светлого слоя вытащить рачков - они живые?

[elenanaimark.livejournal.com]

Рачки, конечно же, умерли. Их сажали живыми, чтобы они равномернее распределились по осадку. Эти рачки живут в соленых озерах, а в пресной воде они могут жить три-четыре часа. Так что примерно через три часа после начала эксперимента они все сдохли.

[levgilman.livejournal.com]

Возможно, на эффект влияют движения самих рачков, пока живы, а также пространственная организация организмов-потребителей. Предлагаю попробовать с мёртвыми (а лучше - парализованными) рачками, а также варианты с прокариотическими/эукариотическими антибиотиками. Ещё - видоизменив эксперимент так, чтобы осадок оказался механически зафиксирован, переворачивать трубки на разных стадиях. А вся химия - только после этого.

[elenanaimark.livejournal.com]

Я, понятное дело, поставила эксперимент и с мертвыми рачками. С ними получилось вот что. Они тонули все вместе, поэтому оказались при осаждении глинистой суспензии примерно на одном слое, разброс был не слишком велик. На месте их расположения образовалось более менее широкое темное кольцо. На его фоне было хорошо видны те же светлые пятна. Как зафиксировать осадок? - это интересная задача сама по себе. Осадок имеет густоту сметаны, как ее зафиксировать? Ваши идеи?

[prokhozhyj.livejournal.com]

А то не жир?

[elenanaimark.livejournal.com]

Как проверить?

[epoxyde.livejournal.com]

Газ разложения?
Сероводорода немного?
Не покапать ли на местную пробу каолина солями свинца?
Но это точно что-то диффундирует.

[elenanaimark.livejournal.com]

Сероводород там есть: когда я разбила одну трубку, то присутствие сероводорода немедленно обнаружилось. Тухлые яйца ни с чем не спутаешь. Сероводород местами собирается в большие (относительно, конечно)пузыри (они видны на верхней фотографии), и этот процесс совсем не похож на поднимающиеся кверху струйки. А соли свинца - это качественная реакция на сульфиды? Или на что?

[xottabych.livejournal.com]

Как гипотеза - восстановление Fe(III), обычной примеси в каолините, до Fe(II) железозависимыми анаэробами, каким-нибудь Geobacter, а органика рачков используется как источник углерода. Каолинит при этом светлеет, и вырабатывается CO2, который утекает струйкой наверх, и с собой может уносить как растворимые соли железа(II), так и бактерий, поэтому в верхнем слое осветление идет интенсивнее.

[xottabych.livejournal.com]

Ну и проверить можно качественной реакцией на Fe2+/Fe3+ или ЭПРом каким-нибудь

[gegmopo4.livejournal.com]

Кстати, возникает вопрос — светлые пятна и струи вверх формируются по всему объёму или только у стеклянной стенки? А доступ света учли? Как бы разрезать эту колбаску и исследовать в 3D.

[myugor.livejournal.com]

Возможно, там идет фотосинтез. На это отчасти намекает зеленый слой снизу на последнем фото - возможно, зеленые серные бактерии. И пятна подозрительно розовые, возможно, там сидят пурпурные бактерии, окисляют сульфиды и таким образом растворяют сульфид железа (или пиритизируют его). Но почему струи лезут вверх?

[myugor.livejournal.com]

Еще вариант - вокруг ваших трупиков идет ацетогенез (плюс, возможно, брожение) - получаются кислоты и метаногенез - выделяется метан. Редокс-потенциал после сульфатредукции как раз подходящий. Метан потихоньку увлекает кислоту вверх. Если метана будет много, газ может начать разрывать осадок.

[elenanaimark.livejournal.com]

Как проверить?

[levgilman.livejournal.com]

Про происхождение струек пришла ещё идея. Рачок, разлагаясь, теряет объём, ближайший участок глины в него проваливается, на место этого участка проваливается следующий, и так далее. Фактор, вызывающий побеление, может перемещаться как непосредственно в ходе этого процесса, так и воспользовавшись образовавшимся, возможно, при этом проходом.

[elenanaimark.livejournal.com]

Помимо всего прочего нужно иметь в виду, что у этого рачка гораздо больше поверхности, чем объема.

[epoxyde.livejournal.com]

Почему бы просто не сделать анализ проб?
Очевидно же, что источником изменений являются мертвые A. salina. Т. е. они либо сами являются источником фактора, либо кто-то вырабатывает его за счет разложения трупов рачков.
И тогда уже по факту полного анализа рассуждать. Да?

[macroevolution.livejournal.com]

да, правильно, только какой анализ? На что?

[epoxyde.livejournal.com]

Кстати, попробуйте полностью изолировать систему от окружающего воздуха.

[macroevolution.livejournal.com]

там вообще-то воздуха над столбиком воды примерно 2 мм, а сверху парафиновая крышка. Так что систему можно считать изолированной

[elenanaimark.livejournal.com]

Кажется, я придумала, как проверить гипотезы о кислоте, спиртах и жире. Нужно аккуратно ввести снизу через парафиновую пробку (шприцем, вероятно, получится) по капле того, другого и третьего. Так, чтобы капли оказались около стенок пробирки, чтобы процесс можно было увидеть. И дальше посмотреть, как они будут себя вести в глинистом осадке в имеющихся условиях. И как я до этого раньше не додумалась! Можно ввести смесь этих веществ.
Пока что были выдвинуты следующие содержательные идеи: 1) кислоты окисляют сульфиды; проверить рН, проверить количественное соотношение Fe2+/Fe3+. Относительно первого поступило предложение о помощи, а для второго предложена схема проверки. Супер! 2)наверх поднимаются жиры (липиды) или спирты. Схемы проверки не предложено, кроме рН, но рН не разрешит вопрос о составе поднимающейся жидкости. 3) фотографировать пробирки с кусочком белой бумажки рядом, чтобы проще было выравнивать баланс белого . Принято. Другие идеи нужно еще обдумать. Если кому интересно, могу сообщать по мере получения дополнительных результатов.
Все вопросы о метаболических процессах, которые могут привести к появлению белых пятен, следует отложить до появления каких-то результатов о составе растворов светлого верхнего слоя и соответственно, светлых пятен. Правильно?

[luxen.livejournal.com]

Если я правильно понял, суть эксперимента заключается в том, чтобы смоделировать условия захоронение мягких тканей аля сланцы берджесс и прочие лагерштетты. Мне кажется, что тестовые рачки уже разложились на составляющие и, таким образом, удалось доказать, что это были не те самые условия. Можно конечно изучать хим состав продуктов распада, но мне кажется он будет характерен для любой разложившейся органики, а вот найти те самые консервирующие условия, позволяющие мягким тканям разлагаться настолько медленно, что они успевают отпечаться, это да, было бы интересно.

[0nothing1.livejournal.com]

Я видел неокаменелую юрскую губку: была найдена, при строительстве, по-моему, Днепрогэса главным геологом. Мыться ей было нельзя, но это был и не камень. Как-то ее показали какому-то палеонтологу и он сказал что-то вроде: "этого не может быть, но я держу ее в руках!" Били и записные книжки того геолога - Борис Владимирович Пясковский, его звали, работал в Гидропроекте - где описывалось, где именно он нашел. Он также рисовал недурные пейзажики маслом - описывал все, где был - так вот, они сейчас в каком-то музее, краеведческом, что ли, видел в интернете, а они хранились вместе с той губкой. Так что может, и ее сдали в музей.

[avak-avakyan.livejournal.com]

[macroevolution.livejournal.com]

Уважаемый Авак,
К сожалению, Елена Борисовна не пользуется ЖЖ. Можете ли Вы связаться с ней по электронной почте (адрес <naimark_e@mail.ru> )? Я могу сам переслать ей Ваше письмо, но тогда, пожалуйста, сообщите адрес, на который она может Вам ответить.