Wissen Vom Lebewesen zum Fossil

Ein versteinerter Quastenflosser.
Ein versteinerter Quastenflosser.

Wer ein Fossil in Händen hält, ist in der Regel beeindruckt. Schließlich ist das Zeugnis vergangener Lebewelten viele Millionen Jahre alt. Doch was wie ein Knochen eines Dinosauriers aussehen mag, ist meist gar keiner.

Nur winzige Reste des verblichenen Lebewesens sind darin enthalten. Die Form ist geblieben, doch die Substanz durch Mineralien ersetzt, daher der Begriff „Versteinerung“. Wie es dazu kommt, hat eine Forschungsgruppe der Universität Bonn untersucht.

Normalerweise beginnt nach dem Tod die Zersetzung. In wenigen Ausnahmen verhindern dies die Umweltbedingungen, etwa weil es zu feucht oder zu trocken ist. Die Forschenden haben sich die Frage gestellt, wie sich ein Lebewesen nach dem Tod in ein Fossil verwandelt. „Mit bloßem Auge ist meist erkennbar, um was für einen Organismus oder Teil eines solchen es sich handelt“, sagt der Paläontologe Martin Sander von der Universität Bonn.

Organische Moleküle vom Lebewesen

Ein Teil eines Dinosaurier-Skeletts sieht wie ein Knochen aus, ist aber stark in seiner Zusammensetzung verändert. Obwohl er zum Beispiel einen viel höheren Mineralgehalt als frischer Knochen hat, ist er doch nicht nur reiner „Stein“, wie man bisher angenommen hatte. Vielmehr enthält er noch organische Moleküle, die vom ursprünglichen Lebewesen stammen. Selbst die Mikrostruktur der Knochen ist häufig überliefert. „Seit 200 Jahren untersuchen Wissenschaftler Saurierfossilien. Wir wussten aber nicht, was wir eigentlich in der Hand haben“, bringt es Sander auf den Punkt.

Deshalb haben sich Paläontologen, Geochemiker, organische Chemiker, Pharmazeuten, Mineralogen und Mikrobiologen in der Forschungsgruppe zusammengeschlossen. Mit modernsten analytischen Methoden wie Raman-Spektroskopie und hochempfindlicher Massenspektrometrie untersuchten sie die Strukturen und wiesen Spuren ursprünglicher organischer Substanz der Lebewesen nach.

Statt Holz hält man Achat in der Hand

Zu den Überraschungen zählt, dass in den meisten Fossilien Knochenzellen, sogenannte Osteozyten, und Blutgefäße erhalten geblieben sind, wenn auch verändert. „Wir konnten 290 Millionen Jahre alte Knochenzellen isolieren – 40 Millionen Jahre älter als alles, was bislang nachgewiesen wurde“, berichtet Sander. Darüber hinaus gelang es den Forschenden, an Fischfossilien aufzuklären, welche Schritte bei der Verwandlung abgelaufen sind. Wie Holz versteinert, war auch schon vorher vermutet worden: durch heißes silikatführendes Wasser. Experimentell nachgewiesen haben die Wissenschaftler jedoch, dass man statt Holz Achat in der Hand hält.

Hervorzuheben ist auch der 400 Millionen Jahre alte Stachel eines Stachelhais aus dem Hunsrückschiefer, der eine sehr komplexe Fossilisationsgeschichte hat. Das originale Knochenmaterial scheint teilweise noch erhalten zu sein, doch hat sich ein Teil des Fisches unter hohen Temperaturen von rund 330 Grad Celsius in Graphit verwandelt.

Forscher wollen künstliche Fossilien erzeugen

Wenn die Deutsche Forschungsgemeinschaft die Forschungsgruppe weiter fördert, wissen die Wissenschaftler bereits, welche Aspekte der Fossilisation sie in Zukunft noch genauer unter die Lupe nehmen: In Echtzeit wollen sie mit dem Raman-Spektroskop den Prozess der Knochenversteinerung beobachten. Außerdem sollen „künstliche“ Fossilien erzeugt werden, indem um Tierleichen herum Kalk und Phosphatminerale ausgefällt werden. Darüber hinaus will das Team zusammen mit Pharmazeuten der Universität Bonn der Frage nachgehen, ob sich mit höchstempfindlicher Massenspektrometrie die Farbe von fossilen Blüten bestimmen lässt.

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