Ein Toast auf die Proteine in den Dinosaurierknochen

Verbrannter Toast und Dinosaurierknochen haben laut einer neuen, von Jale geleiteten Studie ein gemeinsames Merkmal. Beide enthalten Chemikalien, die unter den richtigen Bedingungen ursprüngliche Proteine in etwas Neues verwandeln. Es ist ein Prozess, der Forschern helfen kann zu verstehen, wie Weichteilzellen in Dinosaurierknochen Hunderte von Millionen von Jahren überleben können.

Ein Forschungsteam aus Yale, dem American Museum of Natural History, der Universität Brüssel und der Universität Bonn gab die Entdeckung am 9. November in der Zeitschrift Nature Communications bekannt.

Fossile Weichteile in Dinosaurierknochen sind seit geraumer Zeit ein kontroverses Thema in der Forschung. Hartgewebe wie Knochen, Eier, Zähne und Schmelzschuppen können die Fossilisation sehr gut überstehen. Weichteile wie Blutgefäße, Zellen und Nerven, die im Inneren des Hartgewebes gespeichert sind, sind empfindlicher und sollen nach dem Tod schnell verfallen. Diese Weichteile bestehen hauptsächlich aus Proteinen, von denen angenommen wird, dass sie sich innerhalb von etwa vier Millionen Jahren vollständig abbauen.

Doch Dinosaurierknochen sind viel älter, etwa 100 Millionen Jahre alt, und sie bewahren gelegentlich organische Strukturen, ähnlich wie Zellen und Blutgefäße. Verschiedene Versuche, dieses Paradoxon zu lösen, haben es nicht geschafft, eine schlüssige Antwort zu geben.

„Wir haben uns der Herausforderung gestellt, die Proteinversteinerung zu verstehen“, sagt die Paläontologin Jasmina Wiemann, die Hauptautorin der Studie. „Wir haben 35 Proben von fossilen Knochen, Eierschalen und Zähnen getestet, um herauszufinden, ob sie proteinhaltige Weichteile konservieren, ihre chemische Zusammensetzung herausfinden und bestimmen, unter welchen Bedingungen sie Millionen von Jahren überleben konnten.“

Die Forscher entdeckten, dass Weichteile in Proben aus oxidativen Umgebungen wie Sandsteinen und flachen, marinen Kalksteinen erhalten bleiben. Das Weichgewebe wurde in Advanced Glycoxidation and Lipoxidation Endprodukte (AGEs und ALEs) umgewandelt, die resistent gegen Fäulnis und Abbau sind. Sie sind auch strukturell mit chemischen Verbindungen vergleichbar, die die dunkle Kruste auf Toast beflecken.

AGEs und ALEs zeichnen sich durch eine bräunliche Farbe aus, die fossile Knochen und Zähne, die sie enthalten, färbt. Die Verbindungen sind hydrophob, d.h. sie sind resistent gegen die normale Wirkung von Wasser und haben Eigenschaften, die es Bakterien erschweren, sie aufzunehmen.

Wiemann und ihre Kollegen machten ihre Entdeckung, indem sie Fossilien entkalkten und die freigesetzten Weichteilstrukturen darstellten. Sie wandten die Raman-Mikrospektroskopie an – ein zerstörungsfreies Verfahren zur Analyse des anorganischen und organischen Gehalts einer Probe in den extrahierten fossilen Weichteilen. Während dieses Prozesses verursacht die auf das Gewebe gerichtete Laserenergie molekulare Vibrationen, die spektrale Fingerabdrücke für die vorhandenen Chemikalien tragen.

Co-Autor Derek Briggs, Yale’s G. Evelyn Hutchinson Professor für Geologie und Geophysik und Kuratorin am Yale Peabody Museum of Natural History, sagte, die Studie verweise auf Stellen, an denen Weichgewebe in fossilen Knochen zu finden ist, einschließlich Sandsteine, die aus Flüssen, Dünensand und flachen marinen Kalksteinen abgelagert wurden.

„Unsere Ergebnisse zeigen, wie chemische Veränderungen die Versteinerung dieser Weichteile erklären und die Art der Umgebung identifizieren, in der dieser Prozess stattfindet“, sagte Briggs. „Das Ergebnis ist eine Möglichkeit, die Bedingungen in dem Bereich zu verbessern, in dem diese Erhaltung wahrscheinlich ist, und eine wichtige Quelle für Beweise der Biologie und Ökologie alter Wirbeltiere zu erweitern.“

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