macroevolution: (Default)
macroevolution ([personal profile] macroevolution) wrote2012-02-03 07:55 pm

Вопрос к химикам

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.


[identity profile] myugor.livejournal.com 2012-02-03 07:42 pm (UTC)(link)
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.
Edited 2012-02-03 19:57 (UTC)

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 07:45 pm (UTC)(link)
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?

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 07:45 pm (UTC)(link)
Как проверить?

[identity profile] levgilman.livejournal.com 2012-02-03 07:46 pm (UTC)(link)
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.

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 07:51 pm (UTC)(link)
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?

[identity profile] leolion-1.livejournal.com 2012-02-03 07:51 pm (UTC)(link)
Если хотите, то зайдите в понедельник ко мне в соседний институт (ИФХЭ) с образцом (или с пробами верхнего, среднего и нижнего слоев, не менее 500 мг каждая), мы измерим.

[identity profile] myugor.livejournal.com 2012-02-03 07:54 pm (UTC)(link)
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?
Edited 2012-02-03 19:56 (UTC)

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 07:55 pm (UTC)(link)
Про сульфиды железа у меня была мысль. Я провела анализы на соотношение железа в верхнем слое и в среднем. Количества ничтожные и там и там и никаких различий. Если бы поднимался газообразный СО2, то были бы заметны пузырьки, мельчайшие, но их видно на стенках сосудов. Если же он растворяется, то просто подкисляет среду

[identity profile] levgilman.livejournal.com 2012-02-03 07:56 pm (UTC)(link)
Ограничивающий фактор - реагенты, а не бактерии. Они-то размножиться успеют.

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 08:00 pm (UTC)(link)
По всему объему. Я заморозила пробирки, вытащила аккуратно ледяные столбики и порезали их на колечки. Стал виден объем. Пробирки в течение всего опыта стояли в темноте. Их сразу поставили в темноту, чтобы рачки не поплыли на свет, ведь у них хорошо выражен фототаксис. На свету рачки скопились бы в самом светлом месте пробирки, скорее всего вверху или у стенок.

[identity profile] levgilman.livejournal.com 2012-02-03 08:06 pm (UTC)(link)
Точно ли сереводород формирует пузырьки? То есть он в них присутстует и даёт запах (хотя точно ли запах в основном от пузырьков, а не от жидкости?), но возможно неи он образует объём.

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 08:09 pm (UTC)(link)
Спасибо! Я с удовольствием воспользуюсь вашим предложением!

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 08:10 pm (UTC)(link)
С кислотой попробуем следующую серию опытов. Спасибо за совет.

[identity profile] levgilman.livejournal.com 2012-02-03 08:11 pm (UTC)(link)
А полоски кверху были?

Мне не очень понятны механические условия эксперимента, но нельзя ли перемешивать, если скучивание мешает наблюдению? Понятно, что это отдаляет условия от естественных, но что-то и прояснит.
Насчёт как зафиксировать - изначально продолжить сверху стеклянную трубку легко разрезаемой пластиковой, так чтобы осадок доходил и до пластиковой части. Затем трубку в соответствующем месте, в засисимости материала, перерезать и запечатать, или перевязать; если надо - проделать это в анаэробной среде. Будет потревожена ближайшая часть осадка, и только. Осадок имеет густоту сметаны - так что? Если сметане не будет куда переливаться - она и не будет переливаться.
ext_605364: geg MOPO4 (Default)

[identity profile] gegmopo4.livejournal.com 2012-02-03 08:13 pm (UTC)(link)
Да, в контексте «какая еще жидкость будет подниматся вверх???». Если бы там был воздух, то CO2 опускался бы вниз, а так как вода — то есть жидкости (и твёрдые вещества) легче.
ext_605364: geg MOPO4 (Default)

[identity profile] gegmopo4.livejournal.com 2012-02-03 08:16 pm (UTC)(link)
А это уже вопрос к химикам. ;) Я просто уточнил, что это не обязательно газ (хотя и не исключая).

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 08:17 pm (UTC)(link)
Нет, фотосинтеза там нет. Все же в темноте трубки стояли. А слой внизу - это пробка парафиновая. На самом деле она темно-желтого цвета, просто немного меняется оттенок при фотографировании и компьютерной обработке. Пурпурные бактерии в темноте теряют окраску, становятся совсем прозрачными, я с ними работала. Не похоже. А пятна все же не розовые, и белого или кремового каолинитного цвета.

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 08:18 pm (UTC)(link)
Как проверить?
ext_605364: geg MOPO4 (Default)

[identity profile] gegmopo4.livejournal.com 2012-02-03 08:23 pm (UTC)(link)
Если резать поперек столбика, струи будут не видны (не будет видно, что это именно струи).

[identity profile] levgilman.livejournal.com 2012-02-03 08:27 pm (UTC)(link)
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.

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 08:27 pm (UTC)(link)
Что образует объем, я не знаю. Но такие же пузырьки есть и в тех пробирках, где идет разложение, осадок темнеет, а светлых пятен нет. Это были опыты с другими объектами. Хотя на самом деле, подобных простых опытов никто не ставил. НЕ знаю, почему, кажется, что идея лежит на поверхности.

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 08:32 pm (UTC)(link)
Если резать поперек, то тоже видны светлые пятна, округлые, но картина более смазана. Ведь пришлось замораживать, чтобы разрезать столбик. А при замораживании формируются относительно крупные кристаллы, по размеру они сравнимы с диаметром струек; так что остается только общая картина без деталей. Сквозь стекло трубок видно лучше.

[identity profile] elenanaimark.livejournal.com 2012-02-03 08:34 pm (UTC)(link)
Помимо всего прочего нужно иметь в виду, что у этого рачка гораздо больше поверхности, чем объема.

[identity profile] levgilman.livejournal.com 2012-02-03 08:39 pm (UTC)(link)
А как это должно влиять на рассуждение на данной стадии?

[identity profile] prokhozhyj.livejournal.com 2012-02-03 08:44 pm (UTC)(link)
Заложить вторую пробирку и расковырять на биохимию?

Page 2 of 5