500 миллионов лет — ничто для молекулы хитина. Она пережила 99% всех видов на планете и не собирается умирать

Молекулу, из которой состоят панцири крабов и наружные скелеты насекомых, впервые нашли в окаменелостях трилобитов возрастом более 500 млн лет. Речь идет о хитине — одном из самых распространенных биополимеров на Земле. До сих пор считалось, что он разрушается сравнительно быстро после гибели организма. Новое исследование показывает, что в определенных условиях вещество способно сохраняться на геологических интервалах времени.

Работу провела международная группа под руководством Элизабет Бейли из Техасского университета в Сан-Антонио, где она работает доцентом кафедры наук о Земле и планетах. Авторы говорят, что результат важен не только для палеонтологии, но и для понимания того, как углерод накапливается в земной коре.

Хитин представляет собой природный полимер, то есть длинную молекулярную цепочку из повторяющихся звеньев. По распространенности среди органических полимеров он уступает только целлюлозе. Из него построены покровы членистоногих и многие защитные структуры у беспозвоночных. Долгое время в научной среде преобладало мнение, что такие молекулы нестойки и не доживают до глубокого ископаемого состояния. Серия недавних работ постепенно меняет эту картину и показывает, что некоторые биополимеры переживают захоронение и диагенез, то есть химическое преобразование осадков в породу.

В новом исследовании ученые подтвердили присутствие хитина именно у трилобитов. Это вымершая группа морских членистоногих, широко известная по палеонтологической летописи палеозоя. Раньше прямых молекулярных подтверждений для их органической основы не было. Команда использовала современные методы анализа хитина и чувствительные лабораторные процедуры, которые изначально разрабатывались для изучения современных образцов, а затем были адаптированы для древних находок.

Элизабет Бейли подключилась к проекту как геохимик и планетолог. Ее вклад связан со стратиграфией, полевой геологией и интерпретацией того, как биологические вещества участвуют в круговороте углерода на протяжении миллиардов лет. Стратиграфия изучает последовательность слоев горных пород и их возрастные соотношения. Такой подход помогает понять, в каких условиях происходило захоронение остатков и какие процессы могли способствовать сохранности органики.

По словам авторов, значение результата выходит далеко за рамки конкретной группы ископаемых. Даже анализ небольшого числа образцов помогает уточнить, как органический углерод может удерживаться в обычных геологических обстановках. Эти данные используют при реконструкции углеродного цикла между биосферой, океаном, атмосферой и породами.

Работа также затрагивает тему естественного долговременного связывания углерода. В обсуждениях климата чаще всего вспоминают леса и растительность, где углерод фиксируется в виде целлюлозы. Однако хитин занимает 2-е место среди природных полимеров по распространенности. Многие известняки образованы из накопленных остатков организмов и широко применяются как строительный материал на протяжении всей истории человечества. Если структуры с хитином действительно сохраняются сотни миллионов лет, значит такие породы работают как долгосрочное хранилище углерода и помогают объяснить, как менялась концентрация углекислого газа в атмосфере в разные геологические эпохи.