Koproliit

Lõuna-Californiast leitud dinosauruse koproliit

Koproliit, mis kuulub ihnofossiilide alla, on kivim, mis tekib loomade väljaheite kivistudes või mumifitseerudes. Selle aine mikro- ja makroainete uurimine annab uurijatele infot väljaheite tootnud looma dieedi, mao mikrobioomi, viiruste, parasiitide, elu keskkonna ja kliima kohta. Koproliitide uurimine seob kokku mitu erinevat uurimis valdkonda, nagu arheoloogia, molekulaarbioloogia, keskkonnaökoloogia ja geoloogia.

Avastamine

Termini "koproliit" võttis kasutusele Briti geoloog William Buckland aastal 1829, et kirjeldada mineraliseerunud dinosauruse väljaheidet. See termin koosneb kahest kreekakeelsest sõnast: kopros ehk väljaheide ja litos ehk kivi.

Keemiline koostis ja säilimine

Hispaaniast leitud koproliit

Diageneesi tõttu on koproliidi keemiline koostis erinev, olenevalt leiukohast. Peamised muutused on väljaheidete värsked komponendid, nagu kaltsiit, aragoniit, sideriit ja püriit, asendatakse karbonaat- või fosfaatmineraalidega. Kivistumisprotsessi mõjutavad pinnase koostises olevad mineraalid, näiteks kaltsium, mis on võimeline muutma koproliitide mikrokristallilist kaltsiumfosfaati ja võib biokeemilises analüüsis valesi tulemusi anda.

Koproliit moodustub ja säilib kõige paremini ilmastiku eest kaitstud keskkondades, nagu koopad.

Kuju tähtsus

Koproliidi kuju ei ole hea allikas, et tuvastada, kes selle tootis, kuid osa selle välimusest saab olla informatiivne. Koproliitide morfoloogilised omadused moodustuvad tarbitavate toiduainete liikide, toidu seedetraktis liikumise viisi ja tootja tervist ja vanus. Muud välised tegurid, nagu kriimustused, jäljed ja sooned võivad näidata teiste organismide tegevust koproliitidel pika matmisprotsessi ajal, andes lisateavet tolleaegse paleokeskkonna kohta.

Mikroained

Stabiilsed süsiniku ja lämmastiku isotoobid, peamislet ¹³C/¹²C ja δ¹⁵N loomadel esindab täpselt toiduahela tootjate toidukoostist ja troofilist taset. Stabiilsete isotoopide analüüsid peaksid andma olulist teavet esmase toitumise ja seedimise mehhanismi kohta, eriti taimtoidulistes tootjates. Lisaks tõi molekulaarsete biomarkerite (näiteks 5β-stanoolide) analüüs esile paleokoproloogias märkimisväärse potentsiaali tootjate spetsiifilise toitumise tuvastamisel, näiteks kas tootja oli omnivoor, karnivoor või herbivoor. Uuringud on aga näidanud, et iidseid isendeid ümbritsevate mikroobide tegevused võivad muuta isotoopsignaali ja segada arheoloogilisi tulemusi, mis viitab sellele, et need võivad mõjutada paleokoproloogia uuringute tulemusi. Samal ajal võivad stabiilsete isotoopide ja muude biomarkerite analüüsid paleokoproloogias olla nõrgad, kui puuduvad selged teadmised väljasurnud ja iidsete loomade stabiilsete isotoopide ökoloogiast ja biofüsioloogiast.

Mikrobioom

Koproliitidest saadud mikroeukarüootide, bakterite ja arhede DNA-d saab puhastada ja sekveneerida, et ligikaudselt rekonstrueerida tootjate suuõõne ja soolestiku mikrofloora. Samal ajal, kombineerides koproliitidest saadud mikroobset teavet anatoomiliste kohanduste, soolestiku sisu ja toitumisjälgede tulemustega, saab tuletada üldise pildi tootjate toitumis- ja eelkäimiskäitumisest, soolestiku mikrobiootast, rühmastruktuurist ja muudest omadustest. Keskkonnamõjude tõttu ei ole lihtne eristada, kas mikrobioota pärineb koproliidi sisemisest maatriksist või ümbritsevast keskkonnast. Seetõttu on vaja optimaalset koproliitidele suunatud metagenoomilise analüüsi töövoogu. Õnneks on tehtud mitmeid täiustusi, näiteks coproID, mis kasutab peremeesorganismi ja mikroobi DNA kombinatsiooni koproliitide tootjate tuvastamiseks.

Koproliit, mis sisaldab nähtavat kitse varbaluud

Makroained

Koproliidis olevad makroained on enamasti loomade luud, karvad, suled, või taimede seemned, kiud. Loomsed jäänused aitavad tuvastada carnivoorse looma dieeti ja vahest luu arusaama nüüdseks väljasurnud isendi välimusest, näiteks kas isendil olid karvad. Taimsed jäänused saavad aidata taimede levikut kaardistada. Loomade väljaheidete õietolmuspektreid on peetud kohaliku taimestiku optimaalseks analoogiks võrreldes setetega, kus domineerivad tuuletolmlejate õietolmuliigid. Eriti taimtoiduliste puhul võib sõnnikus sisalduvate lisandite tuvastamine näidata taimestiku piirkondlikku levikut, pakkudes lisateavet erinevate organismide ökoloogiliste interaktsioonide kohta ning juhiseid kaasaegseteks looduskaitse ja ökosüsteemi taastamise jõupingutusteks.

Viirused ja parasiidid

Koproliidist leiduvast viiruste DNA-st ja parasiitide jäänustest või nende munadest saab konstrueerida tootja tervist. Veel saab sellest infost oletada tootja dieeti, tootja ja parasiidi suhet ja viiruse või parasiidi päritolu.

Kahe Kolumbuse-eelse aja põlisrahvaste kultuuri koproliitidest saadud viiruslikku vanaDNA-d kasutati erineva iidse toitumisega seotud teabe tuletamiseks. Tulemused kinnitasid, et närilised, näiteks Isolobodon portoricensis (hutía) ja Heteropsomys insulans (okkarott), olid kahe Kolumbuse-eelse aja põlisrahva normaalsed toitumiskomponendid. Lisaks leidub vahest inimeste koproliidis taneia parasiiti, mis esineb sageli aladel, kus söödi veise liha, ning selle parasiidi jäänused puuduvad Kolumbuse-eelse aja põlisrahvaste koproliidis, mis kinnitab selle parasiidi seost veiselihaga. Siiski tuleb märkida, et inimestelt pärinevatel koproliitidel leiduvatel viirustel ja parasiitidel on kaks võimalikku allikat: üks on nakatunud loomade söömine ja teine ​​on haigestumine nakatunud loomi ümbritseva pinnase ja vee kaudu.

Loomakasvatus

Erinevatest kohtadest ja erinevatest maakihtidest leitud koproliit saab aidata aru saada kunagisest loomakasvatusest. Uus Meremaalt leitud koerte koproliidist leiti kalade peasid, mis viitas, et inimesed söid ära kala keha ja andsid kala koertele, mis viitas koerte ja inimeste lähedasele sõprusele 1000 – 750 aastat tagasi. Kalkunite luude ja koproliitide vanaDNA võrdleva analüüsi abil identifitseeriti kontaktieelses Edela-Ameerikas ainulaadne kodustatud tõug.