Pressmeddelande

Pressmeddelande
2014-03-21
Kungsbräken är ett levande fossil
Ett fossil som hittats i Skåne visar att ormbunken kungsbräken ser
likadan ut idag som den gjorde på dinosauriernas tid och verkar
dessutom ha oförändrat antal kromosomer. Det visar forskning vid
Naturhistoriska riksmuseet och Lunds universitet som publiceras i
tidskriften Science idag.
För 180 miljoner år sedan begravdes en kungsbräken i aska från ett
katastrofalt vulkanutbrott. Ormbunken bevarades nästan ögonblickligen
innan nedbrytning hann ske och förkalkades av den vulkaniska askan.
Kungsbräken finns i vilt tillstånd i Sverige och är dessutom en vanlig
trädgårdsväxt. Den kallas även för safsa, eller safsabuske.
Kungsbräken.
Foto Stephen McLoughlin
Naturhistoriska riksmuseet
Fossilet är ett av de mest välbevarade i sitt slag och med mikroskop kan
forskarna se enskilda celler, några i celldelningsfasen och till och med
cellkärnor och enskilda kromosomer.
Fyndet väcker stor nyfikenhet och forskarna undrar nu vad mer som kan
finnas inkapslat i vulkanflödena vid Korsaröd i Skåne.
Mer pressmaterial
Bilder och en längre populärvetenskaplig beskrivning finns här:
www.nrm.se/press
Läs mer om kungsbräken i virtuella floran:
http://linnaeus.nrm.se/flora/orm/osmunda/osmun/osmureg.html
Fossilet i genomskärning
visar stjälk och grenar som
i mikroskop avslöjar
bevarade cellkärnor och
kromosomer. Foto
Benjamin Bomfleur,
Naturhistoriska riksmuseet
Kontakt
Stephen McLoughlin (talar engelska)
Forskare vid Naturhistoriska riksmuseet
Email: [email protected]
Telefon 08 5195 4142
Mobil 073 386 11 33
Dr Benjamin Bomfleur, befinner sig i Tyskland på en konferens under
fredagen 21 mars men kan nås på:
Email: [email protected]
Mobile phone: +46 (0)7 2190 9285 (Swedish number)
Languages: German, English
Pressmeddelande
Prof Vivi Vajda
Department of Geology,
Lund University
Email: [email protected]
Work Phone: +46 (0)46 2224635 (Swedish number)
Mobile phone: +46 (0)7 3386 1195 (Swedish number)
Fax: +46 (0)46 222 4830
Languages: Swedish, English, Hungarian, Spanish
För ytterligare information kontakta:
Martin Testorf
Vetenskapskommunikatör, Naturhistoriska riksmuseet
Telefon: 08 5195 4037
Mobil: 0709 42 90 11
E-post: [email protected]
Pressbilder finns att hämta på www.nrm.se/press
Fakta om Naturhistoriska riksmuseet
Genom att vara en arena för kunskap, upplevelser, samtal och debatt vill vi bidra till att öka allas
kunskap om vår gemensamma miljö och natur samt bidra till att påverka och förnya landets
miljö- och naturvårdsarbete. Våra samlingar utgör ett fantastiskt arkiv med närmare tio miljoner
föremål. Här kan du besöka utställningar på olika teman, lyssna till föredrag och delta i
programaktiviteter. På Cosmonova, Sveriges enda IMAX-biograf, största digitala 3D-biograf och
ett av Europas främsta digitala planetarier, visas föreställningar som tar dig med mitt in i
äventyret!
News-release information on Science article
Fossilized nuclei and chromosomes reveal 180 million years of
genomic stasis in royal ferns
by Benjamin Bomfleur1, Stephen McLoughlin1, and Vivi Vajda2
1
Department of Palaeobiology, Swedish Museum of Natural History, P.O. Box 50007, SE-104
05 Stockholm, Sweden.
2
Department of Geology, Lund University, Sölvegatan 12, SE-223 62 Lund, Sweden.
to be published in Science on Friday, 21 March, 2014
Embargoed
Not for Release Until 2:00 pm U.S. Eastern Time
Thursday, 20 March
(20:00 Thursday, 20 March Sweden time)
Palaeontologists Benjamin Bomfleur and Stephen McLoughlin from the Natural History
Museum in Stockholm together with colleague Vivi Vajda from Lund University present the
discovery of a uniquely well preserved fossil fern in the latest issue of the journal Science. The
plant was found in volcanic rocks of Jurassic age in Skåne – from a time when Skåne supported
sub-tropical vegetation, when dinosaurs dominated the fauna, and when volcanoes were a
common feature of the landscape.
The remarkable fossil was studied using a range of sophisticated microscopic, x-ray, and
geochemical techniques and revealed the preservation of not only well-preserved cell walls, but
also the delicate cell contents including nuclei, cytoplasm granules, membranes, and in some
cases even individual chromosomes. The study reveals that the plant was preserved almost
instantaneously, before any cellular decomposition began. Indeed, preservation was so rapid that
some cells are even preserved in various stages of cell division. Geochemical studies of the host
rocks show that rapid calcification occurred when the plant was abruptly buried by volcanic
mudflows that were flushed with mineral-rich fluids.
Modern representatives of the Osmundaceae (Royal Ferns) look remarkably similar to the
Jurassic fossil suggesting little evolutionary change occurred in this plant group. Importantly, the
palaeontologists were able to take this comparison one step further. By comparing the size of the
nuclei in the fossil plant with those of its closest living relatives, the researchers show that the
Royal Ferns have not changed their genome size since Jurassic times. This represents a
remarkable case of evolutionary stasis amongst plants, and affirms the Royal Ferns as prime
examples of “living fossils”.
The research also used pollen analysis to date the rocks surrounding the fossil, revealing that the
volcanic mudflow deposit is approximately 180 million years old. These results significantly
refine the previous radiometric dating of nearby volcanic cones. Spore and pollen analysis
further shows that the fossil Royal Fern grew in a mixed community of mosses, clubmosses,
ferns, and conifers under a moist and warm climate, before it was abruptly entombed in the
volcanic mudflow.
The preservation of intracellular structures is extremely rare in the fossil record, and previous
reports have been disputed. The sheer volume of tissue containing fossilized cell nuclei and
chromosomes makes the Swedish fossil truly unique. Preservation of this kind can only occur
when rare geochemical conditions are met, in most cases such unusually rapid petrification of
tissues and cells occurs via mineral coating by silica, phosphates, or – as in the case of the
Swedish fossil – calcite from hot-spring fluids.
This remarkable fossil was collected during the 60s near Korsaröd in the central region of Skåne
by farmer Gustav Andersson who donated the fossil to the Museum of Natural History. The
fossil remained largely forgotten in the museum collections for over 40 years before the
scientists re-examined it and realized its significance. The discovery of the exceptionally wellpreserved Osmunda stem opens the possibility that there are more fossil treasures to be found
buried in volcanic debris flows at Korsaröd.
----------------------------Additional specialist information
Osmunda
Osmundaceae (the family of Royal Ferns) is a very ancient group of ferns that has a global
distribution. Common representatives include Osmunda regalis (the royal fern) and
Osmundastrum cinnamomeum (the cinnamon fern). Compared to other fern families, the Royal
Ferns are very well represented as fossils allowing palaeontologists to track their long
evolutionary history. Osmundaceae first appeared in the Permian (ca 260 million years ago),
were common throughout the Mesozoic, mostly occupied swampy habitats and their rhizomes
are rich in fibrous tissues — these factors enhancing their potential for fossilization.
Evidence for evolutionary stasis
Polyploidization—that is, a multiplication in the number of genome copies in cell nuclei—is an
evolutionary mechanism that is particularly common among ferns (about 30% of fern species are
deemed to have been derived from polyploidization events). Moreover, unlike most other plants
that eventually delete extra genetic material that was acquired through a polyploidization event,
ferns commonly retain those extra numbers of genome copies. The most extreme example is the
adder-tongue fern Ophioglossum reticulatum, which carries no less than 630 chromosome pairs
per nucleus—the largest genome known (for comparison, the human genome consists of just 23
chromosome pairs). Royal ferns are an exception. Because nearly all living Royal Ferns share
the exact same and very small genome size (22 chromosomes), various researchers had
suggested that the Osmundaceae genome may have remained unchanged over millions of years.
Based on the analysis of the sizes of fossil and modern nuclei, the Skåne fossil provides the first,
direct palaeontological evidence to confirm that the genome size of Royal Ferns has indeed
remained unchanged since the Jurassic.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
Contact details for the authors
Dr Stephen McLoughlin (preferred corresponding author) will be in his office in Sweden, and
can be reached at:
Department of Palaeobiology, Swedish Museum of Natural History, P.O. Box 50007, SE-104 05
Stockholm, Sweden.
Email: [email protected]
Work Phone: +46 (0)8 5195 4142 (Swedish number)
Mobile Phone +46 (0)7 3386 1133 (Swedish number)
Fax: +46 (0)8 5195 4221
Language: English
Dr Benjamin Bomfleur will be in Germany at a conference, but can be reached at:
Email: [email protected]
Mobile phone: +46 (0)7 2190 9285 (Swedish number)
Languages: German, English
Prof Vivi Vajda will be in her office in Sweden and can be reached at:
Department of Geology, Lund University, Sölvegatan 12, SE-223 62 Lund, Sweden Email:
[email protected]
Work Phone: +46 (0)46 2224635 (Swedish number)
Mobile phone: +46 (0)7 3386 1195 (Swedish number)
Fax: +46 (0)46 222 4830
Languages: Swedish, English, Hungarian, Spanish
Svensk sammanfattning
Kungsbräken är ett levande fossil
Paleontologerna Benjamin Bomfleur och Stephen McLoughlin från Naturhistoriska Riksmuseet i
Stockholm presenterar i senaste numret av tidskriften Science tillsammans med kollegan Vivi
Vajda från Lunds universitet, upptäckten av en exceptionellt välbevarad fossil ormbunke. Växten
återfanns i vulkaniska bergarter från tidsperioden jura i Skåne, då Skåne utgjordes av ett tropiskt
landskap med en fauna dominerad av dinosaurier och där vulkaner utgjorde ett vanligt inslag.
Det exceptionella fossilet studerades med en mängd olika mikroskopiska-, röntgen- och
geokemiska tekniker vilka inte endast avslöjade fossiliserade cellväggar men även det känsliga
cellinnehållet med välbevarade cellkärnor, membran och i vissa fall även enskilda kromosomer.
Studien avslöjar att växten har bevarats ögonblickligen, innan nedbrytning satt in. Bevaringen
var till så den grad snabb att vissa celler är bevarade i olika stadier av celldelningsfasen. Den
geokemiska studien av den omgivande bergarten avslöjar att snabb förkalkning skedde då växten
abrupt täcktes av vulkaniska flöden och följande mineralrika vätskor.
Nulevande representanter tillhörande familjen Osmundaceae (Kungsbräken) som denna fossila
ormbunke tillhör är till utseendet mycket lika det jurassiska fossilet vilket tyder på att endast en
begränsad evolutionär förändring skett under årmiljonerna. Genom att jämföra storleken på
cellkärnorna hos den fossila växten, med de hos dess nu närmst levande släktingar visar
forskarna att Kungsbräken uppvisat en enastående evolutionär stabilitet, det vill säga, familjen
har inte utvecklats nämnvärt sedan jura och Kungsbräken ser i princip likadan ut idag som under
juraperioden. Detta skånska fossil är därmed det första beviset för att genomstorleken hos
Kungsbräken verkligen har varit oförändrad sedan juratiden och att den utgör ett utmärkt
exempel på ett “levande fossil”.
Pollenanalys användes för att datera bergarterna som omger fossilet, analysen avslöjar att de
vulkaniska flödena är ungefär 180 miljoner år gamla, det vill säga från tidig jura. Dessa resultat
har avsevärt förfinat tidigare radiometriska dateringar utförda på närbelägna vulkaniska käglor.
Pollenanalysen visar vidare att sporer från Kungsbräken tillsammans med sporer från andra
kärlkryptogamer, samt barrträdspollen bland annat från cypress och kottepalm återfinns i
mängder. Detta visar på en varierad vegetation och att ett varmt och fuktigt klimat rådde då detta
ekosystem begravdes i samband med ett katastrofalt vulkanutbrott.
Bevarandet av intracellulära strukturer är utomordentligt sällsynt hos fossila fynd, och tidigare
rapporter har varit omstridda. Enbart mängden vävnad innehållande fossiliserade cellkärnor och
kromosomer gör det svenska fossilet verkligen unikt. Bevaring av detta slag kan bara uppstå då
sällsynta geokemiska villkor är uppfyllda, i de flesta fall handlar det om ovanligt snabb
förstening av vävnader och celler med kiseldioxid så kallad förkisling, eller – som i fallet med
det svenska fossilet – kalcit från heta källor.
Detta märkliga fossil insamlades under 60-talet nära Korsaröd i de centrala delarna av Skåne av
lantbrukaren Gustav Andersson som donerade fossilet till Naturhistoriska Riksmuseet. Fossilet
förblev bortglömt i museets samlingar i över 40 år innan forskarna fick upp ögonen för den.
Upptäckten av detta exceptionellt välbevarade exemplar av Kungsbräken leder onekligen tanken
till att där måste finnas mer att upptäcka, det är inte svårt att föreställa sig vad mer som kan ligga
inkapslat i vulkanflödena vid Korsaröd.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
German press release
Zusatz-Information zu Science-Artikel
Fossilized nuclei and chromosomes reveal 180 million years of
genomic stasis in royal ferns
Erscheinungsdatum: Freitag, 21. März 2014
Striktes Embargo
Keine Herausgabe vor 19:00 MEZ,
Donnerstag, 20. März
Schwedische Wissenschaftler haben ein wahrhaft außergewöhnliches fossiles Rhizom eines
Königsfarnes entdeckt, in dem Zellkerne, Cytoplasma-reste und sogar noch Chromosomen
erhalten sind.
Das erstaunliche Fossil wurde bereits in den späten 60er oder frühen 70er Jahren des vorigen
Jahrhunderts von einem Hobby-Naturforscher (Gustav Andersson) in Südschweden entdeckt und
dem Schwedischen Museum für Naturkunde in Stockholm zur wissenschaftlichen Bearbeitung
zu Verfügung gestellt.
Unglückliche Umstände sorgten allerdings dafür, daß das Fossil mehr als vierzig Jahre in einer
Museumsschublade verstaut bleiben sollte, bis die Paläontologen Benjamin Bomfleur und Steve
McLoughlin (Schwedisches Museum für Naturkunde, Stockholm) das Stück nun untersuchten
und erstmals die nahezu einzigartige subzelluläre Erhaltung bemerkten.
Der Wurzelstock des Farnes wurde in einem vulkanischen Schlammstrom (Lahar) begraben, der
von einem kleinen basaltischen Schlackenkegel im heutigen Südschonen abging. Vivi Vajda von
der Universität Lund konnte das Alter der Fundschicht anhand von im Gestein enthaltenen
charakteristischen Pollen und Sporen in die frühe Jurazeit (vor etwa 180 Millionen Jahren)
datieren, was sehr gut mit radiometrischen Datierungen der dazugehörigen Basalte
übereinstimmt. Die Zusammensetzung der Pollen und Sporen zeigt weiterhin, daß dort zu jener
Zeit eine üppige Vegetation aus Moosen, Farnen, und Nadelbäumen unter feucht-warmen
Klimaten gedieh.
Das Sediment wurde unmittelbar nach der Ablagerung von hydrothermalen Wässern
durchflossen, die die darin enthaltenen Pflanzenreste durch blitzartig schnelle Ausfällung von
Kalzit permineralisierten; sogar kurzlebige Zellteilungsstadien sind in dem Farnfossil wie
eingefroren zu erkennen.
Ein Vergleich der Zellkerne und Chromosomen des fossilen Farnes mit denen seiner heutigen
Verwandten zeigt, dass das Genom der Königsfarne seit über 180 Millionen Jahren scheinbar
unverändert geblieben ist—ein bemerkenswertes Beispiel für evolutionäre Stasis im
Pflanzenreich.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------