Fossilien

Dinosaurier-Schocker | Wissenschaft

Ordentlich gekleidet in einer blauen Caprihose und einem ärmellosen Oberteil, langes Haar, das über ihre nackten Schultern fließt, sitzt Mary Schweitzer in einem dunklen Labor am Mikroskop, ihr Gesicht wird nur von einem leuchtenden Computerbildschirm beleuchtet, der ein Netzwerk dünner, verzweigter Gefäße zeigt. Richtig, Blutgefäße. Von einem Dinosaurier. Ho-ho-ho, ich bin aufgeregt-e-e-e-d, kichert sie. Ich bin sozusagen wirklich aufgeregt.

Nach 68 Millionen Jahren im Boden wurde ein in Montana gefundener Tyrannosaurus Rex ausgegraben, sein Beinknochen wurde in Stücke gebrochen und Fragmente wurden 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 tatsächlich eine große Neuigkeit, als Schweitzer letztes Jahr bekannt gab, dass sie Blutgefäße und Strukturen entdeckt hatte, die in diesem T. rex-Knochen wie ganze Zellen aussahen – die erste Beobachtung dieser Art. Der Fund verblüffte Kollegen, die sich nie hätten vorstellen können, dass auch nur eine Spur von noch weichem Dinosauriergewebe überleben könnte. Wie jedes Lehrbuch Ihnen sagen wird, verfallen weiche Gewebe wie Blutgefäße, Muskeln und Haut, wenn ein Tier stirbt, und verschwinden mit der Zeit, während hartes Gewebe 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 Erforschung von Dinosauriern einsetzte, hat die herkömmliche Weisheit auf den Kopf gestellt, indem er gezeigt hat, dass einige steinharte Fossilien, die Dutzende Millionen Jahre alt sind, möglicherweise Überreste von Weichgewebe in ihrem Inneren versteckt haben. Der Grund, warum es noch nicht entdeckt wurde, ist, dass kein vernünftig denkender Paläontologe das tun würde, was Mary mit ihren Exemplaren tat. Wir unternehmen nicht all diese Anstrengungen, um 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. Es ist eine großartige Wissenschaft. Die Beobachtungen könnten ein neues Licht darauf werfen, wie sich Dinosaurier entwickelt haben und wie ihre Muskeln und Blutgefäße funktionierten. Und die neuen Erkenntnisse könnten dazu beitragen, eine seit langem andauernde Debatte darüber, ob Dinosaurier warmblütig, kaltblütig oder beides waren, beizulegen.





Inzwischen wurde Schweitzers Forschung von jungen Kreationisten der Erde entführt, die darauf bestehen, dass das Weichgewebe von Dinosauriern unmöglich Millionen von Jahren überleben könnte. Sie behaupten, ihre Entdeckungen stützen ihren Glauben, basierend auf ihrer Interpretation der Genesis, dass die Erde nur wenige tausend Jahre alt ist. Natürlich ist es nicht ungewöhnlich, dass sich ein Paläontologe von Kreationisten unterscheidet. Aber wenn Kreationisten Schweitzers Daten falsch darstellen, nimmt sie es persönlich: Sie beschreibt sich selbst als vollständige und totale Christin. Auf einem Regal in ihrem Büro hängt eine Tafel mit einem alttestamentlichen Vers: Denn ich kenne die Pläne, die ich für dich habe, verkündet der Herr, plant, dir zu gedeihen und dir nicht zu schaden, plant dir Hoffnung und Zukunft zu geben.

Es mag sein, dass Schweitzers unorthodoxe Herangehensweise an die Paläontologie auf ihren umständlichen Karriereweg zurückzuführen ist. Aufgewachsen in Helena, Montana, durchlief sie eine Phase, in der sie wie viele Kinder von Dinosauriern fasziniert war. Tatsächlich kündigte sie im Alter von 5 Jahren an, Paläontologin zu werden. Aber zuerst machte sie einen College-Abschluss in Kommunikationsstörungen, heiratete, bekam drei Kinder und unterrichtete kurzzeitig Gymnasiasten in Heilbiologie. 1989, ein Dutzend Jahre nach ihrem College-Abschluss, nahm sie an einem Kurs an der Montana State University teil, der vom Paläontologen Jack Horner vom Museum of the Rockies unterrichtet wurde, das heute ein Mitglied der Smithsonian Institution ist. Die Vorträge entfachten ihre Leidenschaft für Dinosaurier neu. Bald darauf redete sie sich in Horners Labor eine Freiwilligenstelle ein und begann, in Paläontologie zu promovieren.



Sie dachte zunächst, sie würde untersuchen, wie sich die mikroskopische Struktur von Dinosaurierknochen je nach Gewicht des Tieres unterscheidet. Doch dann kam der Vorfall mit den roten Flecken.

1991 versuchte Schweitzer, dünne Knochenscheiben eines 65 Millionen Jahre alten T. rex zu untersuchen. Es fiel ihr schwer, die Scheiben auf einen Objektträger zu kleben, also suchte sie Hilfe bei einem Molekularbiologen an der Universität. Die Biologin Gayle Callis nahm die Dias zufällig mit zu einer Veterinärkonferenz, wo sie die alten Proben für andere zur Ansicht aufstellte. Einer der Tierärzte ging zu Callis und sagte: Weißt du, dass du rote Blutkörperchen in diesem Knochen hast? Tatsächlich stellte sich unter dem Mikroskop heraus, dass der Knochen mit roten Scheiben gefüllt war. Später, erinnert sich Schweitzer, habe ich mir das angeschaut und das angeschaut und dachte, das kann nicht sein. Rote Blutkörperchen bleiben nicht erhalten.
Schweitzer zeigte Horner die Folie. Als sie zum ersten Mal die nach roten Blutkörperchen aussehenden Strukturen fand, 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: Jetzt sehen Sie, ob Sie Beweise dafür finden können, dass sie das nicht sind.

Was sie stattdessen fand, waren Hinweise auf Häm in den Knochen – eine zusätzliche Unterstützung für die Idee, dass es sich um rote Blutkörperchen handelte. Häm ist ein Bestandteil von Hämoglobin, dem Protein, das Sauerstoff im Blut transportiert und den roten Blutkörperchen ihre Farbe verleiht. Es hat mich wirklich neugierig auf die außergewöhnliche Erhaltung gemacht, sagt sie. Wenn Partikel dieses einen Dinosauriers 65 Millionen Jahre lang herumhängen konnten, lagen die Lehrbücher möglicherweise falsch in Bezug auf die Fossilisation.



Schweitzer neigt dazu, selbstironisch zu sein, behauptet, bei Computern, Laborarbeiten und im Gespräch mit Fremden hoffnungslos zu sein. Aber Kollegen bewundern sie, sagen, dass sie entschlossen und fleißig ist und eine Reihe komplexer Labortechniken beherrscht, die die Fähigkeiten der meisten Paläontologen übersteigen. Und ungewöhnliche Fragen zu stellen, kostete viel Nerven. Wenn Sie ihr eine Richtung weisen und sagen, gehen Sie nicht in diese Richtung, ist sie die Art von Person, die sagt: Warum? - und sie geht und testet es selbst, sagt Gregory Erickson, Paläobiologe an der Florida State University. Schweitzer geht Risiken ein, sagt Karen Chin, Paläontologin der University of Colorado. Es könnte eine große Auszahlung sein oder es könnte nur eine Art ho-hum-Forschungsprojekt sein.

Autor des Treueeids

Im Jahr 2000 aß Bob Harmon, ein Feldmannschaftschef des Museum of the Rockies, sein Mittagessen in einer abgelegenen Schlucht von Montana, als er aufblickte und einen Knochen aus einer Felswand ragen sah. Es stellte sich heraus, dass dieser Knochen Teil des vielleicht am besten erhaltenen T. rex der Welt war. In den nächsten drei Sommern haben Arbeiter den Dinosaurier abgehackt und ihn nach und nach von der Klippe entfernt. Sie nannten es zu Ehren von Harmon B. rex und nannten es Bob. 2001 hüllten sie einen Teil des Dinosauriers und den umgebenden Schmutz in Gips ein, um ihn zu schützen. Das Paket wog mehr als 2.000 Pfund, was sich als knapp über der Kapazität ihres Hubschraubers herausstellte, also teilten sie es in zwei Hälften. Einer der Beinknochen von B. rex wurde in zwei große Stücke und mehrere Fragmente gebrochen – genau das, was Schweitzer für ihre Mikroforschungen brauchte.

Es stellte sich heraus, dass Bob falsch benannt worden war. Es ist ein Mädchen und sie ist schwanger, erinnert sich Schweitzer, als sie sich die Fragmente ansah, erzählte sie ihrem Labortechniker. Auf der hohlen Innenseite des Oberschenkelknochens hatte Schweitzer Knochenreste gefunden, die überraschend viele Informationen über den Dinosaurier lieferten, der sie hergestellt hatte. Knochen mögen so stabil erscheinen wie Stein, aber sie sind tatsächlich ständig im Fluss. Schwangere verwenden Kalzium aus ihren Knochen, um das Skelett eines sich entwickelnden Fötus aufzubauen. Bevor weibliche Vögel mit der Eiablage beginnen, bilden sie an der Innenseite ihres Beines und anderer Knochen eine kalziumreiche Struktur namens Markknochen; während der Brutzeit schöpfen sie daraus Eierschalen. Schweitzer hatte Vögel studiert, also wusste sie von Markknochen, und das war es, was sie in diesem T. rex-Exemplar vermutete.

Die meisten Paläontologen sind sich heute einig, dass Vögel die nächsten lebenden Verwandten der Dinosaurier sind. Tatsächlich sagen sie, dass Vögel Dinosaurier sind – bunte, unglaublich vielfältige, süße kleine gefiederte Dinosaurier. Der Theropode der Jurawälder lebt im Stieglitz weiter, der den Hinterhof-Feeder besucht, die Tukane der Tropen und die Strauße, die durch die afrikanische Savanne streifen.

Bevor Poe starb, wachte er auf und sagte was?

Um ihren Dinosaurierknochen zu verstehen, wandte sich Schweitzer an zwei der primitivsten lebenden Vögel: Strauße und Emus. Im Sommer 2004 bat sie mehrere Straußenzüchter um weibliche Knochen. Monate später rief ein Bauer an. Braucht ihr alle noch diese Straußdame? Der tote Vogel war mehrere Tage in der Hitze von North Carolina im Baggerlöffel des Farmers gewesen. Schweitzer und zwei Kollegen sammelten ein Bein aus dem duftenden Kadaver und fuhren es zurück nach Raleigh.

Soweit man das beurteilen kann, hatte Schweitzer Recht: Der Dinosaurier Bob hatte bei ihrem Tod wirklich einen Vorrat an Markknochen. Ein im vergangenen Juni in Science veröffentlichter Artikel präsentiert Mikroskopbilder von Markknochen von Strauß und Emu Seite an Seite mit Dinosaurierknochen, die nahezu identische Merkmale aufweisen.

Im Zuge der weiteren Untersuchung eines B. rex-Knochenfragments bat Schweitzer ihre Labortechnikerin Jennifer Wittmeyer, es in eine schwache Säure zu legen, die Knochen, einschließlich versteinerter Knochen, langsam auflöst – aber keine Weichteile. An einem Freitagabend im Januar 2004 war Wittmeyer wie immer im Labor. Sie nahm einen fossilen Chip heraus, der drei Tage in der Säure lag, und legte ihn unter das Mikroskop, um ein Foto zu machen. [Der Chip] war so stark gekrümmt, dass ich ihn nicht scharf stellen konnte, erinnert sich Wittmeyer. Sie benutzte eine Pinzette, um es zu glätten. Meine Pinzette versenkte sich irgendwie darin, machte eine kleine Vertiefung und sie rollte sich wieder zusammen. Ich dachte, hör auf damit! Schließlich erkannte sie durch ihre Verärgerung, was sie hatte: ein Fragment von Dinosaurier-Weichgewebe, das zurückgeblieben war, als sich der Mineralknochen um ihn herum aufgelöst hatte. Plötzlich hatten es Schweitzer und Wittmeyer mit etwas zu tun, das noch nie jemand gesehen hatte. Ein paar Wochen lang, sagte Wittmeyer, sei es jeden Tag wie Weihnachten gewesen.

Im Labor holt Wittmeyer nun eine Schale mit sechs Fächern heraus, in denen jeweils ein kleiner brauner Gewebeklecks in klarer Flüssigkeit steckt, und stellt sie unter das Mikroskopobjektiv. In jedem Exemplar befindet sich ein feines Netzwerk aus fast klaren, verzweigten Gefäßen – das Gewebe eines weiblichen Tyrannosaurus rex, der vor 68 Millionen Jahren durch die Wälder schritt und sich auf die Eiablage vorbereitete. Aus der Nähe sehen sich die Blutgefäße dieser T. rex und ihrer Straußencousins ​​bemerkenswert ähnlich. In den Dinosauriergefäßen befinden sich Dinge, die Schweitzer im Zeitschriftenartikel aus wissenschaftlicher Vorsicht diplomatisch runde Mikrostrukturen nennt, aber sie sind rot und rund, und sie und andere Wissenschaftler vermuten, dass es sich um rote Blutkörperchen handelt.

Natürlich möchte jeder wissen, ob DNA in diesem Gewebe lauert. Wittmeyer, der seit der Entdeckung viel Erfahrung mit der Presse hat, nennt dies die schreckliche Frage – ob Schweitzers Arbeit den Weg zu einer realen Version des Science-Fiction-Jurassic Park ebnet, in dem Dinosaurier aus in Bernstein konservierter DNA regeneriert wurden. Aber DNA, die das genetische Skript eines Tieres trägt, ist ein sehr zerbrechliches Molekül. Es ist auch lächerlich schwer zu studieren, weil es so leicht mit modernen biologischen Materialien wie Mikroben oder Hautzellen kontaminiert wird, wenn es begraben oder ausgegraben wird. Stattdessen testet Schweitzer ihre Dinosaurier-Gewebeproben auf Proteine, 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 Blutgefäße gewickelt und Hämoglobin trägt 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 von Dinosauriern zu erfahren. Und da Proteine ​​die gesamte Arbeit im Körper übernehmen, könnte ihre Untersuchung Wissenschaftlern eines Tages helfen, die Physiologie von Dinosauriern zu verstehen – zum Beispiel, wie ihre Muskeln und Blutgefäße funktionieren.

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 daran binden. Schweitzer und Wittmeyer haben Antikörper gegen Hühnerkollagen, Kuhelastin und Straußenhämoglobin verwendet, um nach ähnlichen Molekülen im Dinosauriergewebe zu suchen. Auf einer Paläontologie-Konferenz im Oktober 2005 präsentierte Schweitzer vorläufige Beweise dafür, dass sie echte Dinosaurierproteine ​​in ihren Proben nachgewiesen hat.

Weitere Entdeckungen im vergangenen Jahr haben gezeigt, dass die Entdeckung von Weichgewebe bei B. rex kein Zufall war. Schweitzer und Wittmeyer haben nun in einem weiteren T. rex, in einem Theropoden aus Argentinien und in einem 300.000 Jahre alten Wollhaar-Mammut-Fossil vermutlich Blutgefäße, knochenbildende Zellen und Bindegewebe gefunden. Schweitzers Arbeit zeigt uns, dass wir den Zerfall wirklich nicht verstehen, sagt Holtz. Es gibt viele wirklich grundlegende Dinge in der Natur, über die die Leute nur Vermutungen anstellen.

Auch junge Kreationisten sehen Schweitzers Werk als revolutionär, aber auf ganz andere Weise. Sie griffen erstmals auf Schweitzers Arbeit zu, nachdem sie 1997 einen Artikel für das populärwissenschaftliche Magazin Earth über mögliche rote Blutkörperchen in ihren Dinosaurier-Exemplaren geschrieben hatte. Das Creation Magazine behauptete, dass Schweitzers Forschung ein starkes Zeugnis gegen die ganze Vorstellung von Dinosauriern vor Millionen von Jahren sei. Es spricht Bände für den Bericht der Bibel über eine neue Schöpfung.

Das macht Schweitzer verrückt. Geologen haben festgestellt, dass die Hell-Creek-Formation, in der B. rex gefunden wurde, 68 Millionen Jahre alt ist, ebenso wie die darin vergrabenen Knochen. Sie ist entsetzt, dass einige Christen ihr vorwerfen, die wahre Bedeutung ihrer Daten zu verbergen. Sie behandeln dich wirklich schlecht, sagt sie. Sie verdrehen Ihre Worte und manipulieren Ihre Daten. Wissenschaft und Religion repräsentieren für sie zwei verschiedene Sichtweisen auf die Welt; Die Hand Gottes anzurufen, um Naturphänomene zu erklären, verstößt gegen die Regeln der Wissenschaft. Schließlich, sagt sie, verlangt Gott nach Glauben, nicht nach Beweisen. Wenn Sie all diese Beweise und Beweise dafür haben, dass Gott existiert, brauchen Sie keinen Glauben. Ich denke, er hat es irgendwie so entworfen, dass wir seine Existenz nie beweisen können. Und das finde ich echt cool.

Per Definition gibt es vieles, was Wissenschaftler nicht wissen, denn der Sinn der Wissenschaft besteht darin, das Unbekannte zu erforschen. Indem Schweitzer klarstellt, dass Wissenschaftler nicht alles erklärt haben, lässt er Raum für andere Erklärungen. Ich denke, es ist immer ratsam, bestimmte Türen offen zu lassen, sagt sie.

Doch schweitzers Interesse an der Langzeitkonservierung von Molekülen und Zellen hat eine jenseitige Dimension: Gemeinsam mit NASA-Wissenschaftlern sucht sie nach Hinweisen auf mögliches vergangenes Leben auf dem Mars, dem Saturnmond Titan und anderen Himmelskörpern. (Wissenschaftler gaben beispielsweise in diesem Frühjahr bekannt, dass der winzige Saturnmond Enceladus flüssiges Wasser zu haben scheint, eine wahrscheinliche Voraussetzung für Leben.)

Die Astrobiologie ist einer der verrückteren Zweige der Biologie, die sich mit Leben befasst, das möglicherweise existiert oder nicht und eine erkennbare Form annehmen kann oder nicht. Für fast alle, die an NASA-Sachen arbeiten, sind sie einfach im Schweinehimmel und arbeiten an astrobiologischen Fragen, sagt Schweitzer. Ihre NASA-Forschung umfasst die Verwendung von Antikörpern, um an unerwarteten Orten nach Lebenszeichen zu suchen. Für mich ist es das Mittel zum Zweck. Ich möchte wirklich etwas über meine Dinosaurier wissen.

der den Ausdruck "fünfzehn Minuten Ruhm" geprägt hat

Dazu verbringt Schweitzer mit Wittmeyer Stunden vor Mikroskopen in dunklen Räumen. Für einen Montananer der vierten Generation ist selbst die relativ entspannte Gegend von Raleigh eine große Stadt. Sie erinnert sich wehmütig an die Erkundung von Feldplätzen zu Pferd in Montana. Paläontologie am Mikroskop macht nicht so viel Spaß, sagt sie. Ich wäre viel lieber draußen herumtrampeln.

Meine Augäpfel sind einfach total angebraten, sagt Schweitzer, nachdem er stundenlang durch die Okulare des Mikroskops auf glühende Gefäße und Klumpen geschaut hat. Man könnte es den Preis nennen, den sie dafür zahlt, nicht typisch zu sein.





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