レーザーラマン分光法を使用して、カリフォルニア州サリーズ湖のデスバレーとサールズレイクからの古代の塩におけるカロテノイドの識別

カロテノイドは多くの光合成生物の一般的な成分であり、好塩性藻類と原核生物によって生成される過胞生生態系の赤い水からよく知られています。また、地球外サンプルのバイオマーカーとしても非常に興味深いものです。顔料と顕微鏡的寿命があまり定義されていない古代のフィールドサンプルを調べたレーザーラマン分光法はほとんどありません。ここでは、レーザーラマン分光法で初めて、カリフォルニア州サリーズ湖のデスバレーから撮影されたボアホールコアから、年齢で9 kaから1.44 Maの年齢で9 kaから1.44 Maのカロテノイドを特定しました。カロテノイドは、一般的な好塩性藻類dunaliellaと同様のスフェロイド藻類細胞に関連する無色から赤茶色のアモルファスおよび結晶腫瘤として、液体包有物で発生しました。β-カロチン、リコピン、ルテインを含むカロテノイド標準のスペクトルは、液体包有物の顕微鏡的に標的化されたカロテノイドと比較されました。カロテノイドは、目に見えるレーザー励起にさらされた場合、ラマンスペクトル、1000-1020cm⁻¹（v₃）、1150-1170cm⁻¹（v₂）、および1500-1550cm⁻¹（v₁）で特徴的なバンドを生成しました。レーザーラマン分析により、古代のハライトのこれらの特徴的なピークを伴うカロテノイドの存在が確認されました。多くのバンドセットがさまざまな深さ（年齢）で繰り返され、このクラスの有機分子の安定性を示唆しています。カロテノイドは古代の塩でよく保存されているように見えます。これは、たとえば、埋められたハロライト堆積物の液体包有物が無傷の形屈性微生物生態系を維持するという、他の観察結果、たとえば保存されたDNAや生細胞をサポートします。この研究は、微生物の残骸のための地球外探査におけるレーザーラマン分光法とカロテノイドの価値を示しています。

Carotenoids are common components of many photosynthetic organisms and are well known from the red waters of hypersaline ecosystems where they are produced by halophilic algae and prokaryotes. They are also of great interest as biomarkers in extraterrestrial samples. Few laser Raman spectroscopy studies have examined ancient field samples, where pigments and microscopic life are less defined. Here, we have identified carotenoids in ancient halite brine inclusions, 9 ka to 1.44 Ma in age, from borehole cores taken from Death Valley, Saline Valley, and Searles Lake, California, for the first time with laser Raman spectroscopy. Carotenoids occurred in fluid inclusions as colorless to red-brown amorphous and crystalline masses associated with spheroidal algal cells similar in appearance to the common halophilic alga Dunaliella. Spectra from carotenoid standards, including β-carotene, lycopene, and lutein, were compared to microscopically targeted carotenoids in fluid inclusions. Carotenoids produced characteristic bands in the Raman spectrum, 1000-1020 cm⁻¹ (v₃), 1150-1170 cm⁻¹ (v₂), and 1500-1550 cm⁻¹ (v₁), when exposed to visible laser excitation. Laser Raman analyses confirmed the presence of carotenoids with these characteristic peaks in ancient halite. A number of band sets were repeated at various depths (ages), which suggests the stability of this class of organic molecules. Carotenoids appear well preserved in ancient salt, which supports other observations, for example, preserved DNA and live cells, that fluid inclusions in buried halite deposits preserve intact halophilic microbial ecosystems. This work demonstrates the value of laser Raman spectroscopy and carotenoids in extraterrestrial exploration for remnants of microbial life.