Výzkum porozity kostní tkáně tura domácího (Bos primigenius f. domestica)

Mgr. Gabriela Calábková

Bachelor's thesis

Survey of bone porosity in cattle (Bos primigenius f. domestica)

Abstract:

Již krátce po smrti jedince je kostní tkáň vystavena vlivu mnoha faktorů, které přispívají k zvyšování její porozity, a tím se snižuje šance kostního materiálu na dlouhodobé zachování ve fosilním záznamu. Je známo, že mikroorganismy napadají tělo nedlouho po smrti a stopy po jejich činnosti jsou často nacházeny v exhumovaných a fosilních kostech v podobě mikroskopických destruktivních ložisek (mdl) a tunelů. Tato práce je zaměřena především na raně diagenetické změny v mikrostruktuře a porozitě kosti vyvolané mikrobiálním napadením. Jako výzkumný materiál byly použity vzorky z kompaktní tkáně stehenní kosti tura domácího, jež byla ponechána včetně svalové tkáně přirozenému rozkladu po dobu 4 měsíců (červenec–listopad) v mírném klimatickém pásmu na povrchu zahrady. Jako porovnávací materiál posloužila stehenní kost ze stejného zvířete bez svalové tkáně, která byla ihned po porážce vložena do mrazáku. Pro odhalení geneze pórů byly vzorky podrobeny rtuťové porozimetrii (HgIP), která poskytuje údaje o distribuci velikosti pórů. Povrch vzorků byl sledován pod BSE-SEM a pro vizuální odhalení případného mikrobiálního napadení byl zhotoven z alterované kostní tkáně histologický preparát. Alterovaná kostní tkáň vykazovala oproti čerstvé kostní tkáni zvýšení pórů velikosti 0,1–1 µm, jež odpovídají spongiformní porozitě, kterou vytvářejí mikroorganismy. Spongiformní porozita se také více projevila v periosteální oblasti tkáně, než v oblasti endosteální. Přítomnost mikroorganismů byla potvrzena také na histologickém preparátu, kdy byla zachycena lineárně podélná mdl velikosti okolo 10 µm, která vytvářejí bakterie. Pod BSE-SEM byly pozorovány struktury hub rodu Mortierella a obrovské množství struktur blíže neurčených hub. Endostální povrch vykazoval destrukci mineralizované kostní tkáni v podobě rozsáhlých trhlin, zatímco periosteální povrch prodělal převážně degradaci vazivové tkáně. Je tedy zřejmé, že kost prošla řadou změn z paleontologického měřítka již v tak krátkém období, jako jsou 4 měsíce od smrti jedince.

Abstract:

Shortly after the death of the individual, bone tissue is exposed to a number of factors that contribute to increasing its porosity, thereby reducing the chances of bone material for long-term preservation in the fossil record. It is known that microorganisms attack the body not long after death, and traces of their activities are often found in fossil and exhumed bones in the form of microscopical focal destruction (mfd) or tunnels. This work is focused on the reflection of microbial attack on the microstructure and porosity of bone in the early stage of fossilization. As research material was used samples of cartical tissue of bovine femur with muscle tissue, which had been decomposing naturally for 4 months (July-November) in the temperate zone on the surface of the garden. As comparative material served femur from the same animal without muscle tissue that had been inserted in a freezer immediately after slaughter. To detect the genesis of the pore formation, the samples were subjected mercury intrusion porosimetry, which provides data on the distribution of pore sizes. The surface of samples was observed using SEM-BSE. Histological specimen was made of altered bone tissue to detect a possible microbial attack. Altered bone compared to fresh bone showed an increase in pore size of 0.1-1 µm corresponding to spongiform porosity, which is created by microorganisms. Spongiform porosity is also displayed in periosteal area more than in the endosteal area. The presence of microorganisms was also confirmed by the histological preparation, showing a linear longitudinal mfd of about 10 µm, which are created by bacteria. BSE-SEM microscope detected structures of fungi of the genus Mortierella and huge number of structures unspecified fungi. Endosteal surface showed destruction of mineralized bone tissue in the form of large cracks, while the periosteal surface underwent predominately degradation of connective tissue. It is evident that the bone has undergone a number of changes from paleontological perspective in such a short period of time - four months since the death of the cattle.

Keywords

Mikrostruktura kosti, porozita kosti, mikrobiální napadení, rtuťová porozimetrie, SEM, diageneze kosti, degradace kosti, recent, Bone microstructure, bone porosity, microbial attack, mercury intrusion porosimetry, bone diagenesis, bone degradation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 5. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 10. 6. 2014
• Supervisor: doc. Mgr. Martin Ivanov, Dr.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Geology / Geology