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Mittwoch, 29.03.2017
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Kupfer enthüllt Färbung fossiler Tiere

Metallverteilung ermöglicht Farbbestimmung auch nach Zerfall der Pigmente

Paläontologen ist ein großer Durchbruch darin gelungen, das Aussehen ausgestorbener Dinosaurier oder Vögel zu bestimmen: Sie entdeckten, dass winzige Metallspuren verraten, wo sich das dunkle Pigment Eumelanin einst in fossilen Federn oder Geweben befand. Wie das internationale Forscherteam in „Science“ berichtet, gelang es ihnen mithilfe intensiver Synchrotron –Röntgenstrahlung, die Metall- und darüber auch die Pigmentverteilung in Federn zweier fossiler Vögel sowie einiger moderner Federn und Geweben sichtbar zu machen. Diese neue Methode eröffnet damit erstmals die Möglichkeit, die Färbung ausgestorbener Tiere auch dann zu bestimmen, wenn die Pigmente in ihren Relikten längst zersetzt sind.
Rekonstruierte Gefiederfärbung bei dem 120 Millionen Jahre alten Urvogel Confuciusornis sanctus

Rekonstruierte Gefiederfärbung bei dem 120 Millionen Jahre alten Urvogel Confuciusornis sanctus

Herauszufinden, welche Färbung von Federn, Haaren oder Haut ein ausgestorbenes Tier trug, war bisher eher Glückssache: Denn um die Farbe eines Fossils zu bestimmen, mussten Pigmentmoleküle oder die Zellbestandteile, die die Pigmente erhalten - so genannte Melanosomen - erhalten sein. Diese organischen Strukturen sind jedoch sehr anfällig und werden im Laufe der Jahrmillionen meist zerstört. Jetzt aber hat ein internationales Forscherteam erstmals eine Möglichkeit entdeckt, das Vorhandensein einiger Pigmente auch indirekt zu ermitteln – über winzige Spuren bestimmter Metalle, die mit diesen Pigmenten assoziiert sind. Der große Vorteil: Die Metalle bleiben noch lange erhalten nachdem die ursprünglichen Pigmente und Melanosomen zerfallen sind.

Für ihre Studie nutzten die Forscher die intensiven Röntgenstrahlen der Stanford Synchrotron Radiation Lightsource am National Accelerator Laboratory in den USA. Mit dieser konzentrierten Strahlung lässt sich die molekulare Zusammensetzung kleinster Proben bestimmen. Die Wissenschaftler untersuchten damit die Verteilung von Kupfer und anderen Metallen in den Federn zweier fossiler Vögel, Confuciusornis sanctus und Gansus yumenensis, und in den Federn einiger moderner Vögel im Vergleich.

Falschfarbenbild eines rund 120 Millionen Jahre alten Fossils des Urvogels Confuciusornis
sanctus mit darübergelegtem Modell eines Pigment-Metall-Komplexes

Falschfarbenbild eines rund 120 Millionen Jahre alten Fossils des Urvogels Confuciusornis sanctus mit darübergelegtem Modell eines Pigment-Metall-Komplexes

Kupfer folgt Eumelanin-Verteilung


Es zeigte sich, dass vor allem das Kupfer in den Proben nahezu vollständig der Verteilung des Pigments Eumelanin folgte. Dieses Pigment ist für schwarze und dunkelbraune Farbtöne verantwortlich. Sowohl in den Federn moderner Vögel als auch in der des fossilen, vor 100 Millionen Jahren lebenden Vogels Gansus yumenensis bildeten die Kupferatome eine genau definierte, auf bestimmte Bereiche im Inneren der Feder begrenzte Form. Weitere Tests an den Tintensäcken von Tintenfischen, die ebenfalls dieses Pigment enthalten, erhärteten diesen Zusammenhang.


„Immer wieder einmal haben wir Glück genug und entdecken etwas Neues, etwas, das niemand zuvor gesehen hat”, erklärt Roy Wogelius, Geochemiker von der Universität von Manchester und einer der Leiter des internationalen Forscherteams. „Für mich ist es einfach erstaunlich, dass wir nun durch die Kartierung des Kupfers Details über die Färbung von Tieren herausfinden können, die mehr als 100 Millionen Jahre alt sind.“

Aufnahmen im sichtbaren Licht und Röntgenaufnahmen zeigen Pigment- bzw. Metallverteilung

Aufnahmen im sichtbaren Licht und Röntgenaufnahmen zeigen Pigment- bzw. Metallverteilung

Neuer Einblick in vergangene Lebenswelten


Diese neue Möglichkeit, die Färbung fossiler Tiere auch nach dem Zerfall der Pigmente zu bestimmen, stellen einen großen Fortschritt bei der Erforschung des Aussehens, aber auch der Biologie vergangener Tierwelten dar. „Diese neuen Techniken ersparen uns eine Menge Rätselraten beim Rekonstruieren des Aussehens ausgestorbener Dinosaurier und Vögel“, erklärt dazu der amerikanische der Dinosaurier-Illustrator James Gurney. Eine noch wichtigere Rolle aber spielt das Wissen um die Farbe für die Paläobiologie – die Vorstellung darüber, wie die fossilen Tiere lebten, was sie fraßen und wie sie miteinander interagierten.

„Fossilien verraten uns viele Geheinisse über das Leben, den Tod und andere Ereignisse, die den ursprünglichen Organismus und seine spätere Konservierung betrafen“, erklärt Phil Manning, Paläontologe an der Universität von Manchester und einer der Koautoren der Studie. „Wir erhalten dadurch weitaus mehr als nur paläontologische Informationen. Jetzt haben wir zudem eine chemische Richtschnur, um die Pigmentierung dieser Lebewesen aufzuspüren.“ (Science, 2011; DOI: 10.1126/science.1205748)
(DOE/SLAC National Accelerator Laboratory, 01.07.2011 - NPO)
 
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