Dilucidando Procesos Evolutivos a Niveles Subatómicos empleando Técnicas de Sincrotrón: El Caso de Tlayúa, el "Solenhofen Mexicano"

Abstract

La cantera de Tlayúa, Tepexi de Rodríguez, Puebla, constituye el depósito fósil que data del Periodo Cretácico temprano más importante de America del Norte y es también el primer Konservat-Lagestätten descubierto en México. Debido a que la mayoría de los especímenes recuperados en Tlayúa muestran un alto grado de preservación en los detalles, en impresiones de plumas y de la piel, y que constituye un suceso sin precedente a nivel mundial, Tlayúa es considerada patrimonio de la humanidad. Este artículo se avoca a dilucidar la naturaleza de interacciones existentes entre el material orgánico y superficies minerales, en aras de obtener información para descifrar mecanismos de preservación prevalentes en Tlayúa. El objetivo de este artículo es presentar una investigación acerca de la estructura química de restos fósiles procedentes de Tlayúa. Se estudian la composición de restos óseos de peces, con la finalidad de entender algunos de los procesos químicos de origen natural característicos. Se emplean técnicas espectroscópicas y microscópicas convencionales y de alta resolución; en particular, microdifracción de Rayos X (μXRD); microdifracción de Rayos X acoplada a fluorescencia (μXRF), y microespectroscopía de absorción de Rayos X (μXAS). Nuestros resultados muestran que la proporción de Sr/Ca ratio es cerca de 0.2-1.0 % en peso, mientas que la proporción de As/Ca puede llegar a ser hasta de 4 %. Muestras de huesos ricos en apatita se encuentran asociadas con Sr, mientras que aquellas ricas en As se encuentran compuestas primordialmente por calcita. La identificación de calcita sugiere que este mineral pudiese estar relacionado con procesos de preservación de especímenes, aunque no necesariamente mediante los mismos mecanismos reportados para el fosfato de calcio o la pirita. Los datos presentados aquí indican la incorporación de As a la superficie ósea, la presencia de compuestos orgánicos que contienen As. Los resultados presentados para la cantera de Tlayúa sugieren posibles mecanismos de intoxicación en especímenes por As de origen natural hace más de 200 millones de años.

The Tlayúa quarry is the most important Early-Cretaceous (Albian) fossil locality in North America and the first Konservat-Lagestätten discovered in México, near Tepexi de Rodríguez, Puebla (97°54’W, 18°35’N). Remarkably, in Tlayúa, most of the fossils belong to fish bearing an exceptionally-detailed preservation characterized by feathers and skin impressions. Because of this fact is unprecedented worldwide, Tlayúa is nowadays considered a world-heritage site. Underpinning the nature of existing interactions between the organic material and mineral surfaces constitutes, therefore, a key factor for deciphering fossil preservation. The goal of the present work is to provide the first information of the chemical composition of fossilized bones from the Tlayúa quarry. This paper faces the challenge to understand the history of the chemical and physical condition to allow excellent state of preservation using synchrotron-based microscopic and spectroscopic techniques (micro X-Ray Fluorescence (μXRF), micro X-ray Diffraction (μXRD), micro Ca- and As- X-ray Absorption Spectroscopy (μXAS)). We discuss plausible mechanisms that may have contributed to fossil preservation in this locality. Obtained results show that the Sr/Ca ratio is ca.0.2-1.0 wt. %, whereas As/Ca ratio values were found to be as high as ca. 4 %. Bone samples rich in apatite are associated with Sr, whereas bone samples rich in calcite are associated with As. The characterization of calcite interactions further suggest that this mineral could be related to the preservation of specimens, although the mechanisms of preservation may differ from those reported for calcium phosphate or pyrite. Data presented herein indicate the incorporation of As to the bone surface and the presence of organo-As compounds. The results presented herein for Tlayua suggest the prevalence of possible intoxication mechanisms caused by As of natural origin more than 200 millions years ago.