法國普羅旺斯地區艾克斯附近的一個地質構造被譽為世界上最重要的新生代物種化石寶庫之一。自17世紀末以來，科學家們一直在那裡發掘保存得特別好的植物和動物化石。普羅旺斯地區艾克斯地層尤其以寡新世時期（大約在23-3400萬年前）的陸生節肢動物化石而聞名。由於節肢動物–像蜘蛛一樣有外骨骼的動物在其它地方很少被化石化，它們在艾克斯普羅旺斯的豐富程度令人震驚。

2022年4月21日，堪薩斯大學的研究人員在《通信地球與環境》雜誌上發表了一項新的研究，首次提出：在普羅旺斯地區艾克斯有哪些獨特的化學和地質過程，能將漸新世時期的蜘蛛保存得如此精美？

“大多數生命不會成為化石，”主要作者艾莉森·奧爾科特說，他是堪薩斯大學地質學副教授和本科研究中心主任。”要成為化石是很難的。生物必須在非常特殊的情況下死亡，而成為化石的最簡單的方法之一是擁有骨頭、角和牙齒等硬的部分。因此，我們對軟體生命和陸地生命的記錄，如蜘蛛，是不完整的–但我們有這些特殊的保存時期，當時所有的環境提供了良好的環境。”

蜘蛛腹部化石的掃描電子圖像顯示了化石上的黑色聚合物和兩種微藻的存在：化石上的直線矽藻墊和周圍基質中分散的中心矽藻。該圖像被硫（黃色）和矽（粉色）的化學圖所覆蓋，顯示出雖然微藻是矽質的，但覆蓋化石的聚合物是富含硫的。

奧爾科特和她的合作者馬修-唐恩當時是地質系的博士生，現在是堪薩斯大學本科生研究中心的助理主任和榮譽教授保羅-塞爾登，以及密蘇里大學的詹姆斯-希夫鮑爾，試圖發現普羅旺斯地區艾克斯為蜘蛛化石的保存提供途徑的確切過程。

奧爾科特說：”馬特正致力於描述這些化石，我們決定–或多或少是一時興起–把它們放在熒光顯微鏡下，看看會發生什麼。令我們驚訝的是，它們會發光，因此我們對這些化石的化學成分是什麼使它們發光非常感興趣。如果你只看岩石上的化石，它們與岩石本身幾乎沒有區別，但它們在熒光鏡下卻發出不同的顏色。於是，我們開始探索化學成分，發現化石本身含有一種由碳和硫組成的黑色聚合物，在顯微鏡下，看起來就像你在路上看到的焦油。我們還注意到，在化石周圍有成千上萬的微藻，並覆蓋在化石本身上。”

來自普羅旺斯地區艾克斯地層的蜘蛛化石，白色方框內顯示了掃描電子顯微鏡圖像的位置，以及左上方看到的硫（黃色）和矽（粉紅色）的化學圖。這些共同揭示了化石上富含黑色硫磺的聚合物，以及兩種矽質微藻的存在：化石上有一席筆直的矽藻，周圍的基質中則有分散的中心矽藻。

奧爾科特和她的同事假設，這些被稱為矽藻的微藻所產生的胞外物質會保護蜘蛛本體不受氧氣的影響，並促進蜘蛛的硫化，這種化學變化可以解釋在隨後的數百萬年裡化石被保存為碳質薄膜。

“這些微藻製造了粘稠的膠狀物–這就是它們粘在一起的方式，”研究人員說。”我假設這些微藻的化學成分，以及它們所擠出的東西，實際上使這種化學反應有可能保存蜘蛛。基本上，微藻的化學成分和蜘蛛的化學成分共同作用，使這種獨特的留存事件發生。”

事實上，這種硫化現象與一種用於保存橡膠的常見工業處理方法相同。

“硫化是一個自然發生的過程–我們自己在一個眾所周知的過程中做它來固化橡膠，”Olcott說。”硫化將碳與硫交聯並穩定碳，這就是為什麼我們對橡膠做硫化處理以使其壽命更長。我認為這裡發生的化學反應是蜘蛛外骨骼是甲殼素，它是由碳單位相互靠近的長聚合物組成的，它是一個完美的環境，讓硫橋進入並真正穩定這些事物。”矽藻土墊的存在有可能作為一種指南，在未來找到更多保存完好的化石礦床。

她說：”研究的下一步是將這些技術擴展到其他礦床，看看保存是否與硅藻墊有關。在新生代世界上所有其他特殊的化石保存地點中，大約有80%的化石是與這些微藻有關的。因此，我們想知道這是否解釋了我們在這個時代的大多數這些化石地點–基本上是從恐龍滅絕後不久到現在。這種機制可能負責給我們提供信息，以探索昆蟲和其他陸生生物在恐龍之後的進化，並了解氣候變化，因為有一個快速氣候變化的時期，這些陸生生物幫助我們了解上次氣候開始轉變時生命發生了什麼。”

奧爾科特和她的同事是第一個在普羅旺斯地區艾克斯解析保存化學的研究人員，她將這一事實部分歸結為在COVID-19限制期間開展科學的挑戰。

她說：”老實說，我認為這項研究在一定程度上是大流行病科學的結果。”這些圖像的第一批出現在2020年5月。我的實驗室仍然關閉而一直在家裡帶孩子–因此我不得不改變我做科學的方式。我花了很多時間在這些圖像和這些化學地圖上，並真正以一種方式探索它們，如果所有的實驗室都開放，我們可以進去做更多的常規工作，這些研究結果可能就不會出現。”