Hoe vormen fossielen zich?

Als dieren, planten en andere organismen sterven, vergaan ze meestal volledig. Maar soms, als de omstandigheden goed zijn, blijven ze als fossielen bewaard.

Er zijn verschillende fysische en chemische processen waardoor fossielen ontstaan, volgens de New York State Geological Survey.

Door invriezen, drogen en inkapselen, zoals in teer of hars, kunnen fossielen van het hele lichaam ontstaan, waarin lichaamsweefsels bewaard zijn gebleven. Deze fossielen geven de organismen weer zoals ze waren toen ze nog leefden, maar dit soort fossielen is zeer zeldzaam.

De meeste organismen worden fossielen als ze op een andere manier worden veranderd.

Door de hitte en de druk van het begraven worden in sedimenten kan het weefsel van organismen – waaronder plantenbladeren en de zachte lichaamsdelen van vissen, reptielen en ongewervelde zeedieren – soms waterstof en zuurstof afgeven, waarbij een residu van koolstof achterblijft.

Dit proces – dat carbonisatie, of destillatie, wordt genoemd – levert een gedetailleerde koolstofafdruk van het dode organisme in sedimentair gesteente op.

De meest gangbare methode van fossilisatie wordt permineralisatie, of verstening, genoemd. Nadat de zachte weefsels van een organisme in het sediment zijn vergaan, blijven de harde delen – vooral de botten – achter.

Water sijpelt in de overblijfselen, en de in het water opgeloste mineralen sijpelen in de ruimten binnenin de overblijfselen, waar zij kristallen vormen. Deze gekristalliseerde mineralen zorgen ervoor dat de overblijfselen samen met het sedimentgesteente verharden.

In een ander fossilisatieproces, dat vervanging wordt genoemd, vervangen de mineralen in het grondwater de mineralen waaruit de lichamelijke overblijfselen bestaan, nadat het water de oorspronkelijke harde delen van het organisme volledig heeft opgelost.

Fossielen worden ook gevormd uit mallen en afgietsels. Als een organisme volledig oplost in sedimentair gesteente, kan het een afdruk van zijn buitenkant in het gesteente achterlaten, een zogenaamde uitwendige afgietsel. Als die afdruk wordt opgevuld met andere mineralen, wordt het een afgietsel.

Een inwendige afdruk ontstaat als sedimenten of mineralen de inwendige holte, zoals een schelp of schedel, van een organisme opvullen, en de resten oplossen.

Organische resten

De laatste jaren hebben onderzoekers ontdekt dat sommige fossielen niet alleen uit mineralen bestaan. Fossielenanalyses hebben bijvoorbeeld aangetoond dat sommige fossielen organisch materiaal vasthouden dat dateert uit het Krijt, een periode die duurde van 65,5 miljoen tot 145,5 miljoen jaar geleden, en het Jura, dat duurde van 145,5 miljoen tot 199,6 miljoen jaar geleden

Tests suggereren dat deze organische materialen bij dinosaurussen horen omdat ze overeenkomen met bepaalde eiwitten van vogels, die uit dinosaurussen zijn geëvolueerd.

“Vroeger dacht niemand dat het mogelijk was dat er endogeen materiaal – materiaal dat afkomstig is van het dier – kon achterblijven na het fossilisatieproces,” zei Ken Lacovara, de decaan van de School of Earth and Environment aan de Rowan University in New Jersey. “

Het is onduidelijk hoe het organische materiaal bewaard blijft, maar ijzer zou kunnen helpen om de eiwitten te verknopen en onherkenbaar te maken, of onbereikbaar voor de bacteriën die ze anders zouden opeten, aldus Lacovara. (Formaldehyde werkt op een vergelijkbare manier, door de aminozuren waaruit eiwitten bestaan te cross-linking, waardoor ze beter bestand zijn tegen bederf, vertelde Mary Schweitzer, een moleculair paleontoloog aan de North Carolina State University, aan Live Science.)

Een ander idee is “microbieel metselwerk”, zei Lacovara. “Het is mogelijk dat de bacteriën die zich aanvankelijk door het weefsel hebben vastgebeten, mineralen afscheiden als afvalproduct dat vervolgens een klein beetje van wat overblijft hermetisch afsluit,” bijna zoals een steenhouwer een bouwwerk afsluit, vertelde hij aan Live Science.

Bovendien lijkt zandsteen – een gesteente dat bestaat uit zandkorrels van mineralen, sedimenten of anorganisch materiaal – de beste omgeving te zijn om organisch materiaal in fossielen te bewaren.

“Zandsteen is als een stel volleyballen die op elkaar zitten met grote tussenruimten ertussen,” zei Lacovara. “Dus het lijkt erop dat snel verval het conserveringsproces kan bevorderen. Misschien moeten de bacteriën er snel doorheen komen en door het sediment heen kauwen, zodat ze tijdens het proces wat kunnen vastleggen.”

Aanvullende rapportage door Staff Writer Laura Geggel.

Volg Laura op Twitter @LauraGeggel. Volg Live Science @livescience, Facebook & Google+. Origineel artikel op Live Science.