Dinosaurier-Schocker
Hübsch gekleidet in blaue Capri-Hosen und ein ärmelloses Oberteil, lange Haare, die ihr über die nackten Schultern fallen, sitzt Mary Schweitzer an einem Mikroskop in einem schummrigen Labor, ihr Gesicht wird nur von einem leuchtenden Computerbildschirm erhellt, der ein Netz dünner, verzweigter Gefäße zeigt. Ja, richtig, Blutgefäße. Von einem Dinosaurier. „Ho-ho-ho, ich bin aufgeregt“, kichert sie. „Ich bin wirklich aufgeregt.“
Nach 68 Millionen Jahren im Boden wurde ein in Montana gefundener Tyrannosaurus rex ausgegraben, sein Beinknochen in Stücke gebrochen und die Fragmente in Schweitzers Labor an der North Carolina State University in Raleigh in Säure aufgelöst. „Coole Bohnen“, sagt sie und betrachtet das Bild auf dem Bildschirm.
Es war in der Tat eine große Neuigkeit, als Schweitzer letztes Jahr bekannt gab, dass sie Blutgefäße und Strukturen, die wie ganze Zellen aussahen, in diesem T. rex-Knochen entdeckt hatte – die erste Beobachtung dieser Art. Der Fund verblüffte die Kollegen, die sich nie vorstellen konnten, dass auch nur eine Spur von noch weichem Dinosauriergewebe überleben könnte. In jedem Lehrbuch steht, dass beim Tod eines Tieres Weichgewebe wie Blutgefäße, Muskeln und Haut zerfallen und mit der Zeit verschwinden, während Hartgewebe wie Knochen nach und nach Mineralien aus der Umgebung aufnehmen und zu Fossilien werden können. Schweitzer, einer der ersten Wissenschaftler, der die Werkzeuge der modernen Zellbiologie zur Untersuchung von Dinosauriern einsetzte, hat die herkömmliche Meinung auf den Kopf gestellt, indem er zeigte, dass einige steinharte Fossilien, die mehrere Millionen Jahre alt sind, Reste von Weichgewebe in ihrem Inneren enthalten können. „Der Grund, warum dies noch nicht entdeckt wurde, ist, dass kein vernünftig denkender Paläontologe das tun würde, was Mary mit ihren Exemplaren getan hat. Wir machen uns nicht die Mühe, dieses Zeug aus dem Boden zu graben, um es dann in Säure zu zerstören“, sagt der Dinosaurier-Paläontologe Thomas Holtz Jr. von der University of Maryland. „Das ist großartige Wissenschaft.“ Die Beobachtungen könnten ein neues Licht darauf werfen, wie sich die Dinosaurier entwickelt haben und wie ihre Muskeln und Blutgefäße funktionierten. Und die neuen Erkenntnisse könnten dazu beitragen, eine seit langem andauernde Debatte darüber beizulegen, ob Dinosaurier Warmblüter, Kaltblüter – oder beides waren.
In der Zwischenzeit wurden Schweitzers Forschungen von „Junge-Erde“-Kreationisten unter Beschuss genommen, die darauf bestehen, dass Weichgewebe von Dinosauriern unmöglich Millionen von Jahren überleben konnte. Sie behaupten, dass ihre Entdeckungen ihren auf der Auslegung der Genesis basierenden Glauben untermauern, dass die Erde nur ein paar tausend Jahre alt ist. Natürlich ist es nicht ungewöhnlich, dass ein Paläontologe anderer Meinung ist als Kreationisten. Aber wenn Kreationisten Schweitzers Daten falsch darstellen, nimmt sie das persönlich: Sie bezeichnet sich selbst als „eine vollständige und totale Christin“. Auf einem Regal in ihrem Büro hängt eine Plakette mit einem Vers aus dem Alten Testament: „Denn ich weiß, was ich mit euch vorhabe“, spricht der Herr, „Pläne, die euch nützen und nicht schaden, Pläne, die euch Hoffnung und Zukunft geben“
Es mag sein, dass Schweitzers unorthodoxe Herangehensweise an die Paläontologie auf ihren umständlichen Karriereweg zurückzuführen ist. Als sie in Helena, Montana, aufwuchs, durchlebte sie eine Phase, in der sie, wie viele Kinder, von Dinosauriern fasziniert war. Im Alter von 5 Jahren verkündete sie, dass sie Paläontologin werden wolle. Doch zunächst erwarb sie einen Hochschulabschluss in Kommunikationsstörungen, heiratete, bekam drei Kinder und unterrichtete für kurze Zeit Highschool-Schüler in Biologie. 1989, ein Dutzend Jahre nach ihrem College-Abschluss, besuchte sie an der Montana State University eine Vorlesung des Paläontologen Jack Horner vom Museum of the Rockies, das heute zur Smithsonian Institution gehört. Die Vorlesungen entfachten ihre Leidenschaft für Dinosaurier neu. Bald darauf verschaffte sie sich eine Stelle als Freiwillige in Horners Labor und begann, einen Doktortitel in Paläontologie zu erwerben.
Zunächst wollte sie untersuchen, wie sich die mikroskopische Struktur von Dinosaurierknochen je nach dem Gewicht der Tiere unterscheidet. Doch dann kam der Vorfall mit den roten Flecken.
Im Jahr 1991 versuchte Schweitzer, dünne Scheiben von Knochen eines 65 Millionen Jahre alten T. rex zu untersuchen. Da sie Schwierigkeiten hatte, die Scheiben auf einem Objektträger haften zu lassen, wandte sie sich an eine Molekularbiologin der Universität. Die Biologin, Gayle Callis, nahm die Objektträger zufällig mit zu einer Veterinärkonferenz, wo sie die antiken Proben für andere zur Ansicht bereitstellte. Einer der Tierärzte ging auf Callis zu und fragte: „Wissen Sie, dass Sie rote Blutkörperchen in diesem Knochen haben?“ Und tatsächlich, unter dem Mikroskop zeigte sich, dass der Knochen mit roten Scheiben gefüllt war. Später erinnert sich Schweitzer: „Ich sah mir das an und dachte: Das kann nicht sein. Rote Blutkörperchen lassen sich nicht konservieren.“
Schweitzer zeigte Horner das Präparat. Als sie die Strukturen, die wie rote Blutkörperchen aussehen, zum ersten Mal entdeckte, sagte ich: „Ja, so sehen sie aus“, erinnert sich ihr Mentor. Er hielt es für möglich, dass es sich um rote Blutkörperchen handelte, aber er gab ihr einen Rat: „Sieh zu, dass du Beweise dafür findest, dass es sich nicht um rote Blutkörperchen handelt.“
Was sie stattdessen fand, waren Beweise für Häm in den Knochen – eine zusätzliche Unterstützung für die Idee, dass es sich um rote Blutkörperchen handelt. Häm ist ein Bestandteil von Hämoglobin, dem Protein, das Sauerstoff im Blut transportiert und den roten Blutkörperchen ihre Farbe verleiht. „Das hat mich sehr neugierig auf die außergewöhnliche Konservierung gemacht“, sagt sie. Wenn Partikel dieses einen Dinosauriers 65 Millionen Jahre lang überdauert haben, haben sich die Lehrbücher vielleicht geirrt, was die Fossilisierung angeht.
Schweitzer neigt zur Selbstironie und behauptet, dass sie bei Computern, Laborarbeit und Gesprächen mit Fremden hoffnungslos überfordert ist. Aber ihre Kollegen bewundern sie: Sie sei entschlossen und fleißig und beherrsche eine Reihe komplexer Labortechniken, die die Fähigkeiten der meisten Paläontologen übersteigen. Und ungewöhnliche Fragen zu stellen, erforderte eine Menge Nerven. „Wenn man ihr eine Richtung vorgibt und sagt: Geh nicht in diese Richtung, ist sie die Art von Mensch, die sagt: Warum? und sie geht hin und testet es selbst“, sagt Gregory Erickson, Paläobiologe an der Florida State University. Schweitzer geht Risiken ein, sagt Karen Chin, Paläontologin an der University of Colorado. „
Im Jahr 2000 aß Bob Harmon, Leiter eines Außendienstteams des Museum of the Rockies, in einem abgelegenen Canyon in Montana zu Mittag, als er einen Knochen aus einer Felswand ragen sah. Es stellte sich heraus, dass es sich bei diesem Knochen um einen Teil des vielleicht am besten erhaltenen T. rex der Welt handelte. In den folgenden drei Sommern hackten Arbeiter den Dinosaurier ab und entfernten ihn nach und nach von der Felswand. Sie nannten ihn zu Harmons Ehren B. rex und gaben ihm den Spitznamen Bob. Im Jahr 2001 wurde ein Teil des Dinosauriers und die ihn umgebende Erde in Gips eingeschlossen, um ihn zu schützen. Das Paket wog mehr als 2.000 Pfund, was die Kapazität ihres Hubschraubers überstieg, so dass sie es in zwei Hälften teilten. Einer der Beinknochen von B. rex war in zwei große Stücke und mehrere Fragmente zerbrochen – genau das, was Schweitzer für ihre mikroskopischen Untersuchungen brauchte.
Es stellte sich heraus, dass Bob einen falschen Namen bekommen hatte. „Es ist ein Mädchen, und sie ist schwanger“, erinnert sich Schweitzer, als sie die Fragmente ihrem Laboranten zeigte. Auf der hohlen Innenseite des Oberschenkelknochens hatte Schweitzer Knochenfragmente gefunden, die überraschend viel über den Dinosaurier verrieten, von dem sie stammten. Knochen scheinen so stabil wie Stein zu sein, aber in Wirklichkeit sind sie ständig im Wandel begriffen. Schwangere Frauen verwenden Kalzium aus ihren Knochen, um das Skelett des sich entwickelnden Fötus aufzubauen. Bevor weibliche Vögel mit der Eiablage beginnen, bilden sie an der Innenseite ihrer Beine und anderer Knochen eine kalziumreiche Struktur namens Markknochen, aus der sie während der Brutzeit die Eierschalen herstellen. Da Schweitzer Vögel studiert hatte, kannte sie sich mit Markknochen aus, und das war es, was sie in diesem T. rex-Exemplar zu sehen glaubte.
Die meisten Paläontologen sind sich heute einig, dass Vögel die nächsten lebenden Verwandten der Dinosaurier sind. Sie sagen sogar, dass Vögel Dinosaurier sind – bunte, unglaublich vielfältige, niedliche kleine gefiederte Dinosaurier. Der Theropode aus den Jurawäldern lebt in den Stieglitzen weiter, die den Futterautomaten im Hinterhof besuchen, in den Tukanen der Tropen und in den Straußen, die über die afrikanische Savanne stolpern.
Um ihren Dinosaurierknochen zu verstehen, wandte sich Schweitzer an zwei der primitivsten lebenden Vögel: Strauße und Emus. Im Sommer 2004 fragte sie mehrere Straußenzüchter nach weiblichen Knochen. Monate später rief ein Züchter an. „Braucht ihr die Straußendame noch?“ Der tote Vogel hatte mehrere Tage lang in der Hitze von North Carolina in der Baggerschaufel des Bauern gelegen. Schweitzer und zwei Kollegen sammelten ein Bein von dem duftenden Kadaver und fuhren es zurück nach Raleigh.
Soweit man weiß, hatte Schweitzer recht: Bob, der Dinosaurier, hatte wirklich einen Vorrat an Markknochen, als er starb. Eine im Juni letzten Jahres in Science veröffentlichte Arbeit zeigt mikroskopische Aufnahmen von Markknochen von Strauß und Emu neben denen von Dinosaurierknochen, die nahezu identische Merkmale aufweisen.
Im Zuge der weiteren Untersuchung eines B. rex-Knochenfragments bat Schweitzer ihre Labortechnikerin Jennifer Wittmeyer, es in schwache Säure zu legen, die Knochen, einschließlich versteinerter Knochen, langsam auflöst – nicht aber Weichgewebe. An einem Freitagabend im Januar 2004 saß Wittmeyer wie üblich im Labor. Sie nahm einen fossilen Chip heraus, der drei Tage in der Säure gelegen hatte, und legte ihn unter das Mikroskop, um ein Foto zu machen. „Er war so stark gekrümmt, dass ich ihn nicht scharf stellen konnte“, erinnert sich Wittmeyer. Sie benutzte eine Pinzette, um es zu glätten. „Meine Pinzette versank irgendwie darin, machte eine kleine Vertiefung und es rollte sich wieder auf. Ich dachte nur: Hör auf!“ Schließlich erkannte sie durch ihre Irritation, was sie da hatte: ein Fragment von Dinosaurier-Weichgewebe, das zurückgeblieben war, als sich der mineralische Knochen um es herum aufgelöst hatte. Plötzlich hatten es Schweitzer und Wittmeyer mit etwas zu tun, das niemand sonst je gesehen hatte. Ein paar Wochen lang, so Wittmeyer, war es jeden Tag wie Weihnachten.
Im Labor nimmt Wittmeyer nun eine Schale mit sechs Fächern heraus, in denen sich jeweils ein kleiner brauner Gewebetupfer in einer klaren Flüssigkeit befindet, und hält sie unter das Mikroskopobjektiv. In jedem Exemplar befindet sich ein feines Netz von fast durchsichtigen, verzweigten Gefäßen – das Gewebe eines weiblichen Tyrannosaurus rex, der vor 68 Millionen Jahren durch die Wälder streifte und sich auf die Eiablage vorbereitete. Aus der Nähe sehen die Blutgefäße dieses Tyrannosaurus rex und seiner Straußencousins bemerkenswert ähnlich aus. Im Inneren der Dinosauriergefäße befinden sich Dinge, die Schweitzer in dem Zeitschriftenartikel aus wissenschaftlicher Vorsicht diplomatisch als „runde Mikrostrukturen“ bezeichnet, aber sie sind rot und rund, und sie und andere Wissenschaftler vermuten, dass es sich dabei um rote Blutkörperchen handelt.
Was natürlich alle wissen wollen, ist, ob in diesem Gewebe DNA lauern könnte. Wittmeyer, der seit der Entdeckung viel mit der Presse zu tun hatte, nennt dies „die schreckliche Frage“ – ob Schweitzers Arbeit den Weg zu einer realen Version des Science-Fiction-Films Jurassic Park ebnet, in dem Dinosaurier aus in Bernstein konservierter DNA regeneriert wurden. Aber die DNA, die das genetische Drehbuch für ein Tier enthält, ist ein sehr zerbrechliches Molekül. Außerdem ist es lächerlich schwer zu untersuchen, weil es so leicht mit modernem biologischem Material wie Mikroben oder Hautzellen verunreinigt wird, wenn es vergraben oder ausgegraben wird. Stattdessen hat Schweitzer ihre Dinosaurier-Gewebeproben auf Proteine untersucht, die etwas widerstandsfähiger sind und sich leichter von Verunreinigungen unterscheiden lassen. Konkret hat sie nach Kollagen, Elastin und Hämoglobin gesucht. Kollagen macht einen Großteil des Knochengerüsts aus, Elastin ist um die Blutgefäße gewickelt und Hämoglobin transportiert den Sauerstoff in den roten Blutkörperchen.
Da sich die chemische Zusammensetzung von Proteinen im Laufe der Evolution ändert, können Wissenschaftler Proteinsequenzen untersuchen, um mehr über die Entwicklung der Dinosaurier zu erfahren. Und da Proteine die gesamte Arbeit im Körper verrichten, könnte ihr Studium den Wissenschaftlern eines Tages helfen, die Physiologie der Dinosaurier zu verstehen – wie zum Beispiel ihre Muskeln und Blutgefäße funktionierten.
Proteine sind viel zu klein, um sie mit einem Mikroskop zu erkennen. Um nach ihnen zu suchen, verwendet Schweitzer Antikörper, Moleküle des Immunsystems, die bestimmte Abschnitte von Proteinen erkennen und an sie binden. Schweitzer und Wittmeyer haben Antikörper gegen Hühnerkollagen, Rinderelastin und Straußenhämoglobin verwendet, um nach ähnlichen Molekülen im Dinosauriergewebe zu suchen. Auf einer Paläontologiekonferenz im Oktober 2005 präsentierte Schweitzer erste Beweise dafür, dass sie echte Dinosaurierproteine in ihren Proben gefunden hat.
Weitere Entdeckungen im vergangenen Jahr haben gezeigt, dass die Entdeckung von Weichgewebe bei B. rex kein Zufall war. Schweitzer und Wittmeyer haben nun wahrscheinliche Blutgefäße, knochenbildende Zellen und Bindegewebe in einem anderen T. rex, in einem Theropoden aus Argentinien und in einem 300.000 Jahre alten Wollmammut-Fossil gefunden. Schweitzers Arbeit „zeigt uns, dass wir die Verwesung nicht wirklich verstehen“, sagt Holtz. „Es gibt eine Menge wirklich grundlegender Dinge in der Natur, über die die Menschen nur Vermutungen anstellen.“
Jungerde-Kreationisten sehen Schweitzers Arbeit ebenfalls als revolutionär an, aber auf eine ganz andere Weise. Sie griffen Schweitzers Arbeit erstmals auf, nachdem sie 1997 einen Artikel für das populärwissenschaftliche Magazin Earth über mögliche rote Blutkörperchen in ihren Dinosaurier-Exemplaren geschrieben hatte. Das Magazin Creation behauptete, Schweitzers Forschung sei „ein starkes Zeugnis gegen die ganze Idee, dass Dinosaurier vor Millionen von Jahren lebten. Es spricht Bände für den biblischen Bericht über die jüngste Schöpfung.“
Das macht Schweitzer verrückt. Geologen haben festgestellt, dass die Hell Creek Formation, in der B. rex gefunden wurde, 68 Millionen Jahre alt ist, und damit auch die darin vergrabenen Knochen. Sie ist entsetzt, dass einige Christen sie beschuldigen, die wahre Bedeutung ihrer Daten zu verbergen. „Sie behandeln dich wirklich schlecht“, sagt sie. „Sie verdrehen deine Worte und manipulieren deine Daten. Für sie sind Wissenschaft und Religion zwei verschiedene Arten, die Welt zu betrachten; die Berufung auf die Hand Gottes zur Erklärung von Naturphänomenen verstößt gegen die Regeln der Wissenschaft. Schließlich, so sagt sie, ist das, was Gott verlangt, der Glaube, nicht der Beweis. „Wenn man all diese Beweise und positiven Belege für die Existenz Gottes hat, braucht man keinen Glauben. Ich glaube, er hat es so eingerichtet, dass wir nie in der Lage sein werden, seine Existenz zu beweisen. Und das finde ich wirklich cool.“
Der Definition nach gibt es vieles, was Wissenschaftler nicht wissen, denn der Sinn der Wissenschaft ist es, das Unbekannte zu erforschen. Indem er klarstellt, dass die Wissenschaft nicht alles erklärt hat, lässt Schweitzer Raum für andere Erklärungen. „
Aber Schweitzers Interesse an der Langzeitkonservierung von Molekülen und Zellen hat auch eine andere Dimension: Sie arbeitet mit NASA-Wissenschaftlern an der Suche nach Beweisen für mögliches früheres Leben auf dem Mars, dem Saturnmond Titan und anderen Himmelskörpern zusammen. (In diesem Frühjahr gaben Wissenschaftler zum Beispiel bekannt, dass es auf dem winzigen Saturnmond Enceladus flüssiges Wasser zu geben scheint, eine wahrscheinliche Voraussetzung für Leben.)
Die Astrobiologie ist einer der verrückteren Zweige der Biologie, der sich mit Leben befasst, das möglicherweise existiert oder auch nicht und möglicherweise eine erkennbare Form hat oder auch nicht. „Fast jeder, der bei der NASA arbeitet, ist begeistert von der Arbeit an astrobiologischen Fragen“, sagt Schweitzer. In ihrer NASA-Forschung setzt sie Antikörper ein, um an unerwarteten Orten nach Anzeichen von Leben zu suchen. „Für mich ist das ein Mittel zum Zweck. Ich möchte wirklich etwas über meine Dinosaurier erfahren.“
Zu diesem Zweck verbringt Schweitzer zusammen mit Wittmeyer Stunden vor Mikroskopen in dunklen Räumen. Für die Montanerin der vierten Generation ist selbst das relativ beschauliche Raleigh eine Großstadt. Wehmütig erinnert sie sich an die Auskundschaftung von Fundstellen zu Pferd in Montana. „Paläontologie unter dem Mikroskop macht nicht so viel Spaß“, sagt sie. „
„Meine Augäpfel sind total kaputt“, sagt Schweitzer, nachdem sie stundenlang durch die Okulare des Mikroskops auf glühende Gefäße und Kleckse gestarrt hat. Man könnte es den Preis nennen, den sie dafür zahlt, dass sie nicht typisch ist.