BerlinDie Entdeckung erinnert an den Film „Jurassic Park“. Darin lassen Forscher Dinosaurier aus fossiler DNA auferstehen. Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass biologische Moleküle nicht Millionen von Jahren überdauern können. Nach dem Tod des Organismus werden sie von Bakterien zersetzt und rasch in kleinere Verbindungen zerlegt. Von dem Lebewesen bleibt dann nichts mehr übrig; seine Moleküle gelangen in den Kreislauf der Natur zurück. Nur sehr, sehr selten entgehen einstige Lebewesen der Zerstörung. Ihr Körper bleibt dann als Abdruck oder Einschluss im Gestein erhalten. Sind darin noch biologische Spuren des Lebewesens zu finden, auch wenn das Fossil hunderte von Millionen Jahre alt ist?

Tatsächlich können bestimmte organische Molekülbestandteile solch gewaltige Zeiträume überdauern und das sogar recht häufig, wie US-Forscher nun nachgewiesen haben. „Wir haben herausgefunden, dass kohlenstoffhaltige Reste wie sie typischerweise in Proteinen, Fetten und Zuckerverbindungen vorkommen, fast immer als mikroskopische Spuren in Fossilien erhalten bleiben“ sagt Jasmina Wiemann, Paläobiologin an der Yale Universität in New Haven und Erstautorin einer Studie, die im Fachblatt Science Advances erschienen ist. Damit lassen sich die Akteure der Urzeit zwar nicht wiederbeleben wie im Film, aber vieles von ihrem Aussehen, ihrer Lebens- und Ernährungsweise erstaunlich präzise rekonstruieren. „Wir können so sehr genaue Aussagen beispielsweise zu Härte und Farbe der Schalen von Dinosaurier-Eiern machen. Wir können charakteristische Gewebetypen unterscheiden, wie sie heute noch bei bestimmten Tiergruppen vorkommen, und so Verwandtschaftsbeziehungen erkennen. Auch die Reste von Aminosäuren, den Bausteinen der Proteine, geben uns Auskunft über die stammesgeschichtliche Verwandtschaft“, erläutert die Forscherin.

Mit Hilfe einer zerstörungsfreien Technik aus der Lasermikroskopie haben die Wissenschaftler mehr als einhundert Fossilien untersucht. Darunter sind auch Fossilien, die über eine halbe Milliarde Jahre alt sind. Für die Analyse wird das Fossil zunächst mit Laserlicht bestrahlt. In der zurückgeworfenen und aufgefangenen Strahlung sind dann die Informationen über die exakte chemische Zusammensetzung der Probe enthalten, die von den Forschern entschlüsselt wurde. Der so ermittelte „chemische Fingerabdruck“ des Fossils wird dann mit den in einer Datenbank gespeicherten Biosignaturen heute lebender Vertreter aus dem Tierreich verglichen. So konnten die Forscher nachweisen, dass schon Dinosaurier genau wie ihre heute lebenden Nachkommen, die Vögel, farbige und gesprenkelte Eier legten. Eine Anpassung, um das Gelege vor Fressfeinden zu tarnen.

Um ihren Eiern Farbe zu verleihen, brauchen Vögel nur zwei Pigmente: das rotbraune Protoporphyrin und das blaugrüne Biliverdin. Die abgestufte Kombination dieser Pigmente sorgt für die Vielfalt an unterschiedlichen Farbtönen.

Für den Nachweis analysierten Jasmina Wiemann und Kollegen fossile Schalenproben von 18 Dinosaurierarten. Darunter waren schwerfällige Pflanzenfresser wie Titanosaurus, fortschrittliche Raubsaurier, wie der auf langen Hinterbeinen sprintende Deinonychus und Vorläufer der Urvögel. Die Analyse zeigte: Während bei den Dinosaurier-Eiern anfangs noch schlichtes Weiß vorherrschte, legten sich modernere Gruppen und vor allem die den Vögel nahe stehenden Arten farbenfrohe Eier zu. Einige waren bräunlich gefärbt, andere blaugrün. Die meisten wiesen beide Pigmente auf, sie waren gesprenkelt. „Das hat unsere Vorstellungen darüber, wie sich die Eierfarben entwickelt haben, völlig verändert“, sagt Wiemann. „Zwei Jahrhunderte lang glaubte die Wissenschaft, dass sich die Schalenfärbung mehrfach unabhängig bei den modernen Vögeln entwickelt hat. Wir konnten zeigen, dass es dafür nur einen Ursprung gibt: bei den auf zwei Beinen laufenden Raubsauriern, deren Abkömmlinge die Vögel sind.“ Auch die Vielfalt der Schalenfärbung war bei den Dinosaurier-Eiern ähnlich hoch, wie bei den Vögeln. „Das spricht für ein komplexes Fortpflanzungsverhalten“, sagt Wiemann.

Mit Hilfe des chemischen Fingerabdrucks und dem anschließenden Datenbank-Abgleich hat die Forscherin Dinosaurier-Eiern weitere Geheimnisse entlockt. So konnte sie bei einem 215 Millionen Jahre alten Gelege eines pflanzenfressenden Mussaurus nachweisen, dass die zu den frühen Dinosauriern zählende Art weichschalige Eier legte. Ein weißer Schleier, der das fossile Gelege mit den darin verborgenen Embryonen umgab, brachte die Wissenschaftlerin auf die Spur. Wie die Analyse zeigte, legte Mussaurus Eier mit einer lederartigen Schale, ähnlich wie es Schildkröten noch heute tun. Dass es sich dabei nicht um einen Einzelfall handelt, zeigen Analysen anderer Forschergruppen bei Dinosauriergruppen ähnlichen Alters. 

Auch bei den im Meer auf die Jagd gehenden Ichthyosauriern haben laserspektroskopische Verfahren Umweltanpassungen aufgedeckt. Fossile Abdrücke der Meeressaurier zeigen stromlinienförmige Körper, die an heutige Delfine erinnern und sie als schnell schwimmende Jäger ausweisen. Wie bei Delfinen war auch bei Ichthyosauriern die Körperoberseite dunkel, die Unterseite dagegen hell gefärbt, zeigen chemische Analysen. Diese sogenannte Konturschattierung dient der Tarnung: Von oben gesehen verschmilzt der dunkler gefärbte Rücken mit dem ebenfalls dunkel erscheinenden Wasser. 

Auch das Geheimnis um das „Tully“-Monster, wie das rund 300 Millionen Jahre alte und nach seinem Entdecker benannte Fossil scherzhaft unter Forschern heißt, konnte mit Hilfe eines chemischen Vergleichs gelüftet werden. Das bis zu einem halben Meter lange Lebewesen besaß einen spindelförmigen Körper, der vorn in einer Art Schlauch mit Greifzange endete. Damit erinnert das Tier an einen modernen Handstaubsauger. Lange Zeit galt es als Riesenwurm. Der Nachweis von Kollagen, einem Protein das in Muskeln, Sehnen und Knochen vorkommt, und Keratin, ein Protein, das Haare und beispielsweise Fingernägel aufbaut, weist es als einen Vertreter der Wirbeltiere aus, zu denen auch wir gehören.

Bei der Rekonstruktion urzeitlicher Lebewesen mit Hilfe fossiler Moleküle gibt es einen Rekordhalter. In 700 bis 800 Millionen Jahre altem Schiefergestein aus dem Kongo entdeckten Forscher von der Université Libre de Bruxelles kürzlich ein Netzwerk aus fadenförmigen Strukturen. Der Nachweis von Chitin in dem Geflecht entlarvte es als einen der ältesten Landbewohner: ein Pilz, der einst an einem urzeitlichen Ufersaum wuchs.