LONDON (IT BOLTWISE) – Forschende haben aus einer Devon-Kohleschicht winzige Bernsteinfragmente isoliert und damit einen neuen Rekord für die chemisch bestätigte Entstehung von fossilem Pflanzensaft aufgestellt. Unter UV-Licht leuchteten die Partikel, erst Spektralanalysen und Chromatografie machten daraus zweifelsfrei Bernstein. Das Ergebnis schiebt den Nachweis für ausgefeilte Terpen-Abwehrmechanismen um rund 65 Millionen Jahre nach hinten. Offen bleibt, welche seedlosen Pflanzen genau den Harzproduzenten stellen.
Es sind oft die unscheinbarsten Körnchen, die die Zeitleiste einer ganzen Wissenschaftsfrage neu schreiben. In einer Kohleschicht aus dem Mitteldevon haben Forschende in China Partikel gefunden, die im Dunkeln kaum auffallen, aber unter ultraviolettem Licht sichtbar aufleuchten. Aus ungefähr 10 Kilogramm Kohle isolierten sie 241 mikroskopische Fragmente, von denen die meisten zwischen 0,1 und 0,5 Millimetern groß waren und damit im Rahmen klassischer Gesteins- oder Sedimentanalysen leicht übersehen werden können.
Technisch startete die Arbeit nicht als Bernstein-Suche. Das Team wollte vor allem große Kohleproben untersuchen, um fossile Pflanzenreste besser einzuordnen und Rückschlüsse auf die Umweltbedingungen zur Devon-Zeit zu ziehen. Der entscheidende Trigger kam jedoch, als Teile der Kohle beim Belichten mit UV-Licht einen deutlich blauen Glanz zeigten. Fluoreszenz ist in fossilierten Harzen zwar bekannt, reicht aber allein nicht für eine sichere Identifikation, weil auch andere organische Substanzen in Kohlen ähnlich reagieren können.
Erst die Kombination mehrerer analytischer Verfahren machte aus dem Verdacht einen belastbaren Befund. Die Forschenden trennten die Partikel manuell mithilfe von Mikroskopen und nahmen dann chemische Tests vor, die gezielt nach Bindungsmustern und Molekülklassen suchen. Mit Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie erkannten sie Signaturen, die zu Terpenoid-Komponenten passen, also zu Bausteinen, die in Pflanzenharzen häufig vorkommen. Ergänzend setzte das Team Gaschromatografie gekoppelt mit Massenspektrometrie ein, um spezifische Moleküle zu trennen und zu identifizieren. Die so ermittelte chemische Signatur zeigte Ähnlichkeiten mit Harzprofilen, die man heute bei Nadelbäumen kennt, ohne dass daraus automatisch folgt, dass ein Nadelbaum die damalige Quelle war.
Die zeitliche Einordnung ergibt sich dabei aus der Geologie der Einbettung und nicht aus einer direkten Datierung des Harzes. Die 385 Millionen Jahre entsprechen dem geologischen Alter der Kohleschicht, in der die Harzfragmente eingebettet waren; die Schicht wurde bereits über ihre Lagerung in einem komplexen Gesteinsverbund, über assoziierte fossile Pflanzenreste sowie über Sporen im Ablagerungsraum charakterisiert. Die Lage wird dem Givetium innerhalb des Mitteldevons zugeordnet. Damit verschiebt die Arbeit den bisher akzeptierten Rekord für chemisch bestätigten Bernstein um etwa 65 Millionen Jahre nach hinten: Früher stützte sich das etablierte Maximum auf Funde aus dem Oberkarbon, rund 320 Millionen Jahre alt.
Auch inhaltlich ist das Ergebnis mehr als eine Datumskorrektur. Bernstein wird in lebenden Systemen oft als eine Art „Wundpflaster“ verstanden: Wird ein Stamm oder die Rinde verletzt, kann Harz in die Schadensstelle fließen, aushärten und den Eintritt von Mikroorganismen erschweren. Für das Mitteldevon gibt es zudem weniger Hinweise auf eine intensive Insektenfraß-Passage auf Pflanzengewebe; vor diesem Hintergrund argumentieren die Forschenden, dass Harz zunächst gegen parasitische Pilze, gegen physische Verletzungen und gegen Feuer entstanden sein könnte. Ein Harz, das kleine Läsionen schnell abdichtet, hätte in einer dynamischen Landschaft mit Hitze, Wind und abbröckelnden Pflanzenteilen klare Überlebensvorteile.
Damit wird zugleich sichtbar, wie früh Pflanzen in komplexe chemische Verteidigungsstrategien investierten. Die Autoren halten es für plausibel, dass bereits seedlose Gefäßpflanzen spezialisierte Systeme besaßen, um Terpene herzustellen. Das setzt allerdings mehr voraus als nur simple sekundäre Stoffbildung: Es braucht sekretorische Strukturen und biochemisch anspruchsvollere Wege als zuvor für die Vegetation dieser Zeit angenommen. Konkrete Kandidaten für den Produzenten bleiben mangels direkter Verbindung zu Leitgewebe, Rinde, Blättern oder anderen klaren Pflanzengeweberesten zwar offen; chemische Nähe zu heutigen Nadelbaumharzen liefert nur Indizien. Als wahrscheinlichste Gruppen gelten daher unter anderem progymnospermische Pflanzen oder arboreszente Lycophyten, also seedlose, holzige Linien mit fossilen Vertretern in der Hujiersite-Formation.
Was das für die Evolutionstheorie bedeutet, ist besonders spannend, weil es unterschiedliche Entwicklungslinien zusammenbringt: Morphologie, Chemie und Ökologie. Wenn Harz die Fähigkeit bot, Wunden zu schließen und Gewebe zu schützen, dann hätte das in einer Phase schneller Diversifizierung terrestrischer Vegetation ökologischen Nutzen gebracht. Gleichzeitig wirken solche Verteidigungsmechanismen „mit“ anderen strukturellen Veränderungen zusammen, etwa widerstandsfähigeren Stämmen, tieferen Wurzelsystemen und Mechanismen zum inneren Transport von Wasser. In der Gesamtwirkung kann genau das dazu beigetragen haben, dass Gefäßpflanzen die Kontinente in der Devon- und später auch in der Karbon-Zeit stärker besiedeln konnten.
Die Arbeit liefert zudem einen praktischen Hinweis für die nächste Forschungsrunde: Die winzige Partikelgröße erklärt, warum ähnliche Hinweise bisher fehlen. Ein Fragment von nur wenigen Zehntel Millimetern lässt sich in Routineprotokollen oft nicht als eigenes Zielmaterial erkennen. Die Forschenden schlagen deshalb vor, Ablagerungen aus dem Unterdevon, insbesondere Kohlelagen, organikreiche Schiefervorkommen und feinkörnige Sedimente, erneut mit UV-Licht und sensibleren chemischen Methoden zu untersuchen. Auch in Sammlungen von Universitäten und Museen könnten noch unidentifizierte Partikel darauf warten, als „chemisch bestätigter Harz“ wiederentdeckt zu werden. Die jetzt gemeldeten Funde enthalten keine Insekten oder Blätter, wie man es von größeren, späteren Bernsteinproben kennt; der eigentliche Wert liegt hier in der chemischen Rekonstruktion einer Abwehrstrategie aus einer Zeit lange vor den ersten Dinosauriern.
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