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Fosfatación

Diente fosfatado de Otodus megalodon de la Formación Bahía Inglesa

La fosfatización , o fosilización fosfática , se refiere al proceso de fosilización en el que la materia orgánica es reemplazada por abundantes minerales de fosfato de calcio . En circunstancias inusuales se han preservado algunos microfósiles de resolución extremadamente alta en los que una preparación cuidadosa puede incluso revelar estructuras celulares preservadas. Estos fósiles microscópicos solo son visibles con el microscopio electrónico de barrido .

Mecanismo

Se necesitan grandes cantidades de fosfato , ya sea del agua de mar o de los tejidos del organismo en descomposición. En algunos casos, los microbios controlan la fosfatación, y los restos de los microbios que se alimentaron del tejido preservado forman el fósil. En otros, el propio tejido es la fuente de fosfato y sus restos fosfatados forman el fósil. En el caso intermedio, el tejido fosfatado retiene las impresiones de los microbios fosfatizadores. [1]

Preservación fosfática en fósiles del tipo Burgess Shale

Divertículos intestinales fosfatados de Mollisonia de Burgess Shale

Los fósiles de tejidos blandos, como los que se encuentran en Burgess Shale , son raros. En algunos casos, sus órganos internos se replican en fosfato. El fosfato proviene principalmente del propio tejido y puede ser reemplazado más tarde por carbonato de calcio. [2] Un pH bajo hace que el CaCO3 tenga menos probabilidades de precipitarse, lo que despeja el camino para que se deposite el fosfato. [2] Esto se ve facilitado por la ausencia de oxígeno en el tejido en descomposición. En consecuencia, el fosfato (secundario) generalmente solo se conserva en espacios cerrados, como una concha de bivalvo bien cerrada . [3]

Concentraciones más elevadas de fosfato en el agua de mar no mejoran la fosfatación, como puede parecer natural; más bien, aumentan la velocidad a la que el organismo se descompone, tal vez porque el mineral "fertiliza" a los microorganismos de descomposición. [2]

La fosfatización puede ocurrir rápidamente: las estructuras quitinosas que sostienen las branquias de los bivalvos pueden ser reemplazadas por fosfato de calcio, [4] con un poco de ayuda de bacterias coexistentes, en solo dos a seis días. [5] Los ejes branquiales y la musculatura de los bivalvos también pueden conservarse en fosfato. [4] [6] Las estructuras que más se conservan en fosfato en Burgess Shale son las glándulas del intestino medio de Leanchoilia , [7] quizás debido a su posición central y plausiblemente a un pH bajo.

La fosfatización puede ser mediada por microbios, especialmente en grupos resistentes a la descomposición, como los artrópodos ; o dominada por el sustrato, donde el tejido rico en fosfato lidera el proceso de mineralización (como en los peces). Los cefalópodos se encuentran en algún punto intermedio entre estos dos extremos. [1] [4] [6]

Fósiles que contienen solo fosfato

En los fósiles fosfatados, la conservación es tan buena que incluso se ha conservado algo de la estructura celular. Los microfósiles fosfatados de la Formación Doushantuo , una lagerstätte rica en fósiles del período Ediacárico , de hace unos 590-565 Ma (megaannua; millones de años), muestran una de las preservaciones a nivel celular más espectaculares conocidas a partir del registro geológico. Los fósiles incluyen lo que podrían ser blástulas de metazoos , posiblemente embriones animales en una etapa temprana de la división celular.

La Formación Doushantuo presenta un ejemplo clásico de fosilización fosfática: [ cita excesiva ]

'Este lecho fósil de alta resolución contiene alrededor de un 30% de fosfato, presente como el mineral fluorapatita [Ca 5 (PO 4 ) 3 F]. Los lechos fosfatados dentro de este depósito son graníticos compuestos de fosfoclastos de 1 a 5 mm. Estos se derivan de una superficie fosfatada que se formó en el fondo del mar, en el proceso de recristalización de sedimentos superficiales existentes. Además de reemplazar sedimentos de carbonato, también parecen haberse mineralizado tejidos blandos de embriones, larvas, adultos y algas de metazoos. La corteza de sedimento fosfatado se rompió luego en pequeños fragmentos por la intensa actividad de la corriente y luego se volvió a depositar y se mezcló con lodos de cal adyacentes. [8] Los cuidadosos baños ácidos eliminan las matrices de piedra caliza, al disolver lentamente los carbonatos, y revelan los fosfatos que han reemplazado las estructuras orgánicas, de la manera que describe el Dr. Chen. También hay otros medios de fosilización representados en la Formación Doushantuo.

Una forma de perfeccionar la visualización de la estructura interna de los embriones fosilizados es mediante la tomografía computarizada de rayos X tridimensional microscópica especializada , una especie de microtomografía axial computarizada. [9] [10]

Referencias

  1. ^ ab Wilby, P.; Briggs, D. (1997). "Tendencias taxonómicas en la resolución de detalles preservados en tejidos blandos fosfatados fósiles". Geobios . 30 : 493–502. Código Bibliográfico :1997Geobi..30..493W. doi :10.1016/S0016-6995(97)80056-3.
  2. ^ abc Briggs, Derek EG; Kear, Amanda J. (octubre de 1994). "Decadencia y mineralización de camarones". PALAIOS . 9 (5): 431–456. Bibcode :1994Palai...9..431B. doi :10.2307/3515135. JSTOR  3515135.
  3. ^ Wilby, PR; Whyte, MA (1995). "Tejidos blandos fosfatados en bivalvos de la cucaracha de Portland de Dorset (Jurásico superior)". Revista Geológica . 132 (1): 117. Código Bibliográfico :1995GeoM..132..117W. doi :10.1017/S001675680001147X. S2CID  140660499.
  4. ^ abc Klug, C.; Hagdorn, H.; Montenari, M. (2005). "Tejido blando fosfatado en bivalvos del Triásico". Paleontología . 48 (4): 833–852. Código Bibliográfico :2005Palgy..48..833K. doi : 10.1111/j.1475-4983.2005.00485.x .
  5. ^ Skawina, A. (2010). "Descomposición experimental de branquias en bivalvos de agua dulce como clave para entender su conservación en depósitos lacustres del Triásico superior". PALAIOS . 25 (3): 215–220. Bibcode :2010Palai..25..215S. doi :10.2110/palo.2009.p09-081r. S2CID  129337648.
  6. ^ ab Klug, Christian; Montenari, Michael; Schulz, Hartmut; Urlichs, Max (2007). "Fijación de tejidos blandos de Ceratitida del Triásico Medio de Alemania". En Landman, Neil H.; Davis, Richard Arnold; Mapes, Royal H. (eds.). Cefalópodos presentes y pasados: nuevos conocimientos y perspectivas frescas . Dordrecht: Springer. págs. 205–220. doi :10.1007/978-1-4020-6806-5_10. ISBN 978-1-4020-6806-5.
  7. ^ Butterfield, NJ (2002). "Intestinos de Leanchoilia y la interpretación de estructuras tridimensionales en fósiles de tipo Burgess Shale". Paleobiología . 28 : 155–171. doi :10.1666/0094-8373(2002)028<0155:LGATIO>2.0.CO;2. ISSN  0094-8373. S2CID  85606166.
  8. ^ Chen JY, Oliveri P, Li CW, et al. (abril de 2000). "Diversidad animal precámbrica: supuestos embriones fosfatados de la Formación Doushantuo de China" (PDF) . Proc. Natl. Sci. USA . 97 (9): 4457–62. doi : 10.1073/pnas.97.9.4457 . PMC 18256 . PMID  10781044. 
  9. ^ Donoghue PC, Bengtson S, Dong XP, et al. (agosto de 2006). "Microscopía tomográfica de rayos X de sincrotrón de embriones fósiles". Nature . 442 (7103): 680–3. Bibcode :2006Natur.442..680D. doi :10.1038/nature04890. PMID  16900198. S2CID  4411929.
  10. ^ Aplicación de la tomografía computarizada de rayos X a microfósiles fosfáticos.

Enlaces externos