Farver vredet ud af millioner år gammelt fossilt fiskeøje
Svensk palæontolog har i samarbejde med danske forskere bevist, at forhistoriske fossiler stadig rummer rester af hudens, hårets eller fjerdragtens farvepigmenter.

Fisken er en såkaldt 'argentinoid', hvis træk er typiske for et tropisk klima. Det stemmer godt overens med, at det globale klima dengang var betydeligt varmere, end det er i dag. (Foto: Salling Museum)

Forestil dig, at du går en tur langs stranden og får øje på en mærkelig sten. Du samler den op og gransker den nysgerrigt, hvorefter du konstaterer, at der er tale om en forstenet fisk.

Som fisken ligger dér i din hånd, er den en skygge af sig selv i forhold til, hvor pragtfuld og farvestrålende, den var, dengang den boltrede sig i havet for millioner af år siden.

De blanke fiskeskel er for længst forsvundet, mens kød og knogler er rådnet væk. Men stenens grålige, døde mineraler rummer faktisk stadig resterne af sine oprindelige levende farvepigmenter.

Det viser ny forskning, der er gennemført af den svenske palæontolog Johan Lindgren fra Lunds Universitet i Sverige. I studiet har han analyseret et 55 millioner år gammelt forstenet fiskeøje, som han har fået udleveret fra Salling Museum ved Limfjorden.

Når man skanner fiskeøjet med et såkaldt 'scanning tunnelling microscope', fremkommer der et væld af små beholdere, formet som mikroskopiske 'pølser' og 'frikadeller'. Strukturerne rummer farvepigmenter af forskellig slags. Foreløbig har man identificeret rød, sort og hvid. (Foto: Salling Museum).

»Johan Lindgren har i et fiskeøje påvist, at de farvelignende korn, som sidder på fossilet er identisk med, hvad moderne fisk har. Han dokumenterer, at de faktiske molekyler, der for 55 millioner år siden udgjorde fiskeøjets farve, er bevarede,« fortæller geolog Bo Pagh Schultz, der er museumsinspektør på Salling Museum.

Resultaterne er udkommet i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Nature Communications.

Mikroskop viste kemisk sammensætning

Johan Lindgren har opnået sit resultat ved at studere det fossile fiskeøje ved hjælp af et særligt mikroskop, som kortlagde, hvordan strukturernes molekyler præcist er placeret i forhold til hinanden.

Scanningsbillederne afslørede, at strukturerne rummer kulstof-, ilt- og kvælstofmolekyler, som indbyrdes er knyttet sammen på nøjagtigt samme måde som melanin-pigmenterne i hud, hår og øjes farver hos nutidens dyr.

Moleret ved Fur blev dannet over en periode på et par millioner år for 55-53 millioner år siden på bunden af det hav, som dengang dækkede området. Hver for sig er molerets hovedbestanddele – ler, kiselalger og vulkansk aske - ret almindelige, men når de findes kombineret i en havaflejring, forekommer det kun nogle ganske få steder i verden.

På billedet er angivet en tidslinje på, hvornår og hvor i verden de forskellige vulkanudbrud har fundet sted. På den blå-røde kurve i billedets venstre side kan man se, hvordan temperaturen - og dermed klimaet - har ændret sig gennem tiderne.
(Læs mere i boksen under artiklen.)

»Nu har Johan Lindgren og hans kolleger for første gang vist, at disse strukturer har meget af den originale kemiske sammensætning, og derfor underbygger den vores tidligere studier, at disse strukturer er bevaret med det originale melanin. Det er kort sagt lykkedes dem at bevise, at farvestofferne i fiskeøjet er de pigmenter, som oprindeligt farvelagde øjet,« fortæller Jakob Vinther.

Fossiler kan kortlægge fortidens klima

Palæontologerne klapper i hænderne over, at fiskens farver er bevaret så langt tilbage i tiden. For når strukturerne rummer fiskens farver, vil det samme gøre sig gældende for andre fossiler fra dengang, og ved at vride farverne ud af fossilerne, kan man pludselig farvelægge en fjern fortid og få et helt nyt syn på dyrenes livsbetingelser.

»Hidtil har det været en antagelse, at fossilernes strukturer rummer rester af dyrenes farvepragt. Men takket være det nye studie er den antagelse erstattet med fakta, og det gør pludselig vores fossiler langt mere værd i den forskning, der prøver at kortlægge Jordens geologiske historie,« siger Bo Pagh Schultz.

Farver er tilpasset til miljøet

Farverne har givet dyrene de mest optimale overlevelsesbetingelser i datidens miljø, som langt hen ad vejen er dikteret af Jordens klima.

Det er interessant, at farvestofferne kan bevares i så lang tid. Vi har vidst at sådanne melanin-pigmenter er modstandsdygtigt over for alt, bortset fra at blive bleget, men det nye studie viser os, at melanin nok er et af de længst bevarede biomolekyler

Jacob Vinther

Fossilernes farver giver altså forskerne et nyt og bedre indblik i, hvordan klimaet, seksuel selektion og de geologiske forhold på Jorden præcist har ændret sig:

  • Dyr, som har en farvestrålende, spraglet farvedragt, lever typisk i tætte skove, hvor det kan være en udfordring at få øje på en mage mellem de mange træer, med mindre de gør opmærksomme på sig selv med mange klare farver.
     
  • Dyr, der lever på åbent terræn, bærer derimod en dragt med farver, der blender ind i omgivelserne og camouflerer dem for rovdyr.

Vulkanudbrud gav koldere klima

Den forstenede fisk er fundet i de helt specielle jordlag, moleret, på Fur i Limfjorden, der skildrer et ganske særligt tidspunkt i Jordens udvikling. På det tidspunkt er den globale opvarmning så heftig, at Jorden på det nærmeste er dækket til af tæt regnskov.

Mange vulkanudbrud fulgte efter og pumpede en mase svovl op i atmosfæren, hvilket kølede klimaet omkring 10 grader ned. Evolutionen fulgte trop ved at fremelske arter, som vi genfinder i nutidens tempererede egne.

»De voldsomme klimaændringer er indprentet i moleret på Fur. De ældste fossiler i moleret har farver og former, som peger på et tropisk klima, mens de yngre fossiler er drejet over i en mere tempereret retning,« siger Bo Schultz.

Kystklinterne Hanklit på Mors og Knudeklint på Fur er på vej til at blive optaget på listen over verdens naturarv, og inden for geologien er det den højeste udmærkelse, man kan få. Det er fantastisk, at vi nu har fået sat to streger under, at Fur-formationen er noget helt unikt

Bo Pagh Schultz

Det lille fiskeøje åbner for alvor op for at se fortiden i farver, og Bo Schultz har store forventninger til, hvad de kommende studier vil bringe.

»Indtil videre har vi identificeret farverne sort, hvid og rød, og vi arbejder lige nu benhårdt på at spotte andre farver. Fortiden viser sig efter alt at dømme at være lige så farverig, som nutiden,« pointerer Bo Pagh Schultz.

En fortsættelse af et dansk studie

Det velbevarede farvestof viste sig at være pakket ind i nogle små karakteristiske strukturer på overfladen af fiskeøjet, som bedst kan beskrives som mikroskopiske aflange ’pølser’ eller runde ’frikadeller’.

Sådanne strukturer er et kendt fænomen på oldgamle fossiler af bl.a. fisk, fugle og øgler, og blev indtil for et par år siden opfattet som bakteriers efterladenskaber. Den forestilling blev dog for et par år siden udfordret af den danske palæontolog Jakob Vinther, der viste, at der var en påfaldende stor lighed mellem fossilernes strukturer og de melaninpigmenter, som giver farve til hud, hår og øjne hos nulevende kræ.

»Efter at have studeret de specielle strukturer nøje, argumenterede vi for, at de har samme form og størrelse som melanin-pigmenterne hos moderne dyrearter,« fortæller Jakob Vinther, der for øjeblikket er postdoc ved The University of Texas, Austin.

Men at ligne er ikke nok, og selv om teorien så lovende ud, manglede Jakob Vinther det direkte bevis på, at strukturerne rent faktisk husede dyrenes oprindelige farvestoffer, og derfor er Jakob Vinther svært tilfreds med, at det nu er lykkedes hans svenske kollega.

Furformationen – et unikt geologisk arkiv

En forudsætning for at kunne beskrive samspillet mellem klimaet og evolutionen op gennem tiderne, er at man som palæontolog har et arkiv over fossiler at dykke ned i. Her er Fur-formationen, hvor fiskeøjet stammer fra, helt enestående.

Furformationen er aflejret i havet i Tertiærtiden, som strakte sig fra slutningen af den geologiske periode Paleocæn til begyndelsen af Eocæn for ca. 60-50 mio. år siden. Formationen består af en særlig form for gammel havbund kaldet ’moler’, som er rig på aflejringer af havets alger, der afløses af lag af ler og vulkansk aske. De omkring 200 askelag, som er fordelt op gennem hele formationen, spiller en vigtig rolle for forskerne, fordi de gør det muligt at datere de enkelte jordlag, og dermed også fossilerne i dem, meget præcist.

Lagene gemmer på mange fossiler fra de forskellige tidsperioder, hvoraf fiskeøjet blot er ét af dem. Ved at studere de forstenede dyrearter samt deres forme og farver op gennem tiderne, kan forskerne kortlægge præcist hvad der skete med Jordens klima, og hvordan forskellige landområder er flyttet rundt i den givne periode (se billede).

Furformationen er et sted med imponerende fossilrigdom. Der er erkendt 32 fugle, 7 reptiler, 181 insekter, 15 bruskfisk, 77 benfisk, 27 muslinger/snegle/sø- og slange-stjerne/sporfossiler, 8 krebsdyr og 57 planter.

Hvor til kommer i den mikroskopiske ende 118 diatomeer, 108 pollen og 42 sporer. Alle bestemt til art eller orden. Summeret er dette 672 enkelt fossiltyper hvoraf de 404 er makroskopiske.

Fugle: Den tidligste kendte Tertiære fauna  med stor artsdiversitet. Der kendes over 30 arter. Nogle er tæt på at være komplette og bevaret i 3-D og er nok de bedste fugle-fossiler i verden selv med fjer og chromatine. Faunaen opbyder de fleste er tidlige kendte repræsentanter for deres ordner af landlevende fugle.

Krybdyr, skildpadder og slanger: Stor Læderskildpadde, der er tæt på at være komplet og den tidligste art af familien. Af ekseptionel kvalitet en 10 cm, komplet havskildpadde med bevaret blødt væv og hornplader. Desuden Europas bedste eksemplar af sumpskildpadde.

Fisk: Store fauna af oceaniske samt tidligste kendte eksemplarer af dybtvandsfisk, såkaldte 'hvalfisk'. 

Insekter: Enorme fauna fra jord, over 200 arter, tidligst Tertiær kendt mangfoldighed, mange er ældste af deres familier, mange med farveprikker og øjenlinser, nogle ekstraordinære bevarelse med lydapparater i græshopper, og tilsyneladende vandrende Møl masse dødelighed.

Pighuder Crustacea: Ekstraordinære cirripeds (rankefødder), og de eneste fossile rejer fra DK.

Landplanter: Nogle medlemmer af de 'Arcto-Tertiære flora; nogle med årringe bevaring og nogle bevarede blomster. Store silicificeret stammer (op til 9 m) i Redwood, og nogle med meget blødt træ bevaret. Nogle stykker fossile drivtømmer har epifauna som f.eks.  med muslinger og rurer. Mange ubestemte frø og frugter findes løbende.

Kiselalger: Stor mangfoldighed af encellede, marine alger med kiselholdige (opal) tests, 130 arter.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud