66 Millionen alter Dinosaurier-Knochen enthält Kollagen – Fund stellt alte Fossil-Theorie infrage

Ein 66 Millionen Jahre alter Knochen aus South Dakota zeigt unter dem Mikroskop feine Muster, die eher an frisches Gewebe erinnern als an fossilen Stein. Zwischen Mineralien fanden Forscher Spuren eines Stoffes, der normalerweise in Haut, Sehnen und Knochen vorkommt: Kollagen. Bislang galt: In Dino-Knochen kann nach Millionen Jahren kein Kollagen mehr übrig sein.

Der untersuchte Knochen gehörte zu einem Edmontosaurus, einem pflanzenfressenden Entenschnabel-Dinosaurier. Das etwa 20 Kilogramm schwere Fossil stammt aus der berühmten Hell-Creek-Formation in den USA. Dort fanden Forscher bereits zahlreiche Fossilien aus der späten Kreidezeit, darunter auch Tyrannosaurus rex.

Die Untersuchung erschien im Fachjournal Analytical Chemistry. Beteiligt waren unter anderem die University of Liverpool und die UCLA. Mehrere unabhängige Analyseverfahren lieferten dabei Hinweise auf erhaltene Proteinreste im Fossil.

Unter polarisiertem Licht wirken Teile des Knochens ungewöhnlich lebendig

Schon die ersten Mikroskopaufnahmen fielen den Forschern auf. Einige Bereiche des Fossils reagierten unter polarisiertem Licht ähnlich wie modernes Knochengewebe. Bestimmte Zonen änderten ihre Farbe, wenn die Probe gedreht wurde. Solche optischen Muster entstehen normalerweise dort, wo Kollagenfasern die feinen Mineralstrukturen im Knochen zusammenhalten.

Zum Vergleich untersuchte das Team moderne Truthahnknochen. Die Forscher erhitzten die Knochen künstlich, damit das Kollagen teilweise zerfällt. Danach entstanden unter dem Mikroskop sehr ähnliche Muster wie im Dinosaurierfossil.

„Diese Forschung zeigt zweifelsfrei, dass in einigen Fossilien offenbar noch organische Biomoleküle wie Kollagen vorhanden sind.“, sagt Steve Taylor von der University of Liverpool.

Die Mikroskopbilder allein reichten den Forschern jedoch nicht. Deshalb analysierten sie den Knochen zusätzlich mit hochauflösender Massenspektrometrie. Mit dieser Methode lassen sich selbst winzige chemische Spuren nachweisen.

Dinosaurier-Kollagen taucht in mehreren Tests auf

Die Forscher suchten unter anderem nach Hydroxyprolin. Diese Aminosäure kommt in Knochen vor allem in Kollagen vor und gilt deshalb als wichtiger Hinweis auf das Protein. In den Proben aus dem Edmontosaurus-Fossil fanden sie tatsächlich messbare Mengen.

Je nach Probe lagen die Werte zwischen 6,7 und 41,7 Nanomol pro Gramm Knochen. Für ein Fossil aus der Kreidezeit ist das auffällig. Zudem stießen die Forscher auf mehrere Kollagen-Fragmente, die bereits aus früheren Analysen anderer Dinosaurierfossilien bekannt waren.

Besonders auffällig waren Ähnlichkeiten mit früher untersuchten Proben von Tyrannosaurus rex sowie mit einem anderen Entenschnabel-Dinosaurier namens Brachylophosaurus. Insgesamt entdeckte das Team mindestens 41 Fragmente von Kollagen-Proteinen.

Die Eiweißreste wirkten stark zerfallen und chemisch verändert. Aus Sicht der Forscher spricht das gegen moderne Verunreinigungen. Frische Proteine würden wesentlich vollständiger aussehen.

Alte Vorstellung von Fossilien gerät ins Wanken

Über Jahrzehnte dominierte in der Paläontologie die Annahme, dass Fossilien vollständig mineralisiert sind. Organische Moleküle wie Proteine galten als zu instabil, um Zeiträume von zig Millionen Jahren zu überstehen.

Die neue Studie widerspricht dieser Vorstellung zumindest teilweise. Offenbar können unter bestimmten Bedingungen kleine Reste biologischer Moleküle deutlich länger erhalten bleiben. „Unsere Ergebnisse haben weitreichende Folgen“, sagt Taylor. „Sie widerlegen die Hypothese, dass organische Stoffe in Fossilien zwangsläufig auf Verunreinigungen zurückgehen.“

Warum Kollagen für die Forschung so interessant ist

Kollagen gehört zu den häufigsten Proteinen bei Wirbeltieren. Knochen enthalten besonders viel davon. Deshalb eignet sich der Stoff gut, um nach biologischen Resten in Fossilien zu suchen.

Die Untersuchung könnte Folgen für viele alte Dinosaurierfunde haben. In Museen und Sammlungen lagern seit Jahrzehnten dünne Gesteinsschnitte von Fossilien, die unter polarisiertem Licht erneut untersucht werden könnten.

Die Studie nennt mehrere mögliche Folgen:

• Alte Fossilien könnten erneut auf erhaltene Biomoleküle geprüft werden.
• Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Dinosaurierarten ließen sich genauer vergleichen.
• Forscher könnten besser verstehen, wie Eiweiße über Millionen Jahre erhalten bleiben.
• Frühere Funde von Proteinresten in Dinosaurierknochen bekommen neue Unterstützung.

Neue Dino-Spuren stützen umstrittene T.-rex-Funde

Bereits frühere Untersuchungen hatten angebliche Proteinreste in Fossilien von Tyrannosaurus rex beschrieben. Diese Ergebnisse wurden damals heftig diskutiert. Kritiker hielten Verunreinigungen im Labor für wahrscheinlicher als echte Dinosaurier-Proteine.

Noch bleiben viele Fragen offen. Die Forscher wissen bislang nicht, warum manche Fossilien Biomoleküle bewahren und andere nicht. Klar scheint jedoch: Manche Dinosaurierknochen enthalten offenbar mehr als nur versteinerte Mineralien. Zwischen den Kristallen könnten noch winzige Reste ursprünglichen Gewebes verborgen liegen – selbst nach rund 70 Millionen Jahren.

Kurz zusammengefasst:

• Forscher der University of Liverpool und der UCLA fanden in einem 66 Millionen Jahre alten Edmontosaurus-Knochen aus der Hell-Creek-Formation Hinweise auf Kollagen.
• Mehrere Tests stützen den Befund: Unter polarisiertem Licht wirkten Teile des Fossils wie kollagenhaltiges Knochengewebe, zudem fanden die Forscher Hydroxyprolin und mindestens 41 Kollagen-Fragmente.
• Der Fund stellt die alte Annahme infrage, dass in Dinosaurierknochen keine ursprünglichen Proteine erhalten bleiben können, und stützt frühere umstrittene T.-rex-Funde.

Übrigens: Nicht die großen Kämpfe machten viele Raubdinosaurier satt, sondern der schutzlose Nachwuchs riesiger Pflanzenfresser. Warum Baby-Dinosaurier die Nahrungskette der Urzeit stützten, mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © University of Liverpool