LONDON (IT BOLTWISE) – Ein internationales Forschungsteam berichtet von 115 Millionen Jahre alten Hinweisen auf mineralisierte rote Blutkörperchen in einem Dinosaurierknochen. Die Analysen stützen sich auf Massenspektrometrie und den Nachweis von Verbindungen aus dem Häm-Bestandteil von Hämoglobin. Offenbar wurde das Fossil durch eine sauerstoffarme Einbettung vor dem Zerfall geschützt. Damit rückt eine neue molekulare Paläontologie-Methodik in den Fokus, die auch für die Astrobiologie relevant sein könnte.
Das Überraschende an der neuen Studie ist weniger der Sensationswert, sondern die Beweiskette: In einem 115 Millionen Jahre alten Dinosaurierfossil finden Forschende nicht nur “rote” Strukturen, sondern sie ordnen sie auf molekularer Ebene ein. Untersucht wurde ein Hinterbeinknochen eines Individuums der Art Aratasaurus museunacionali, das im Nordosten von Brasilien entdeckt worden war. Im Inneren des Knochens identifizierten die Forschenden Hinweise auf mineralisierte rote Blutkörperchen; als plausibler Ursprung wird der Häm-Bestandteil von Hämoglobin genannt, der normalerweise für den Sauerstofftransport zuständig ist.
Den konkreten Nachweis machten die Forschenden über chemische Fingerabdrücke, die sich im Fossil erhalten haben. In den Proben gelang ihnen der Nachweis intakter Moleküle, die von Häm stammen, und damit ein Bezug zu einem Proteinbereich, der in modernen Organismen zentrale Aufgaben übernimmt. Erstautorin Kliti Grice von der Curtin University in Perth formulierte dazu: „Intakte Moleküle, die von Häm stammen, in 115 Millionen Jahre alten roten Blutkörperchen nachzuweisen, ist erstaunlich.“ Sie ergänzt: „Das ist wirklich eine bahnbrechende Entdeckung.“ Der Ansatz steht für eine neue Form der molekularen Paläontologie, bei der nicht allein Morphologie, sondern auch die chemische Signatur der Überreste zum Ausgangspunkt für biologische Interpretationen wird.
Technisch interessant ist dabei, dass die Arbeit auf mehreren Untersuchungsebenen aufbaut. Zuerst identifizierten die Forschenden im Knochen Gefäßkanäle und in deren Umgebung ellipsoide Mikrostrukturen mit einem Durchmesser von etwa 20 Mikrometern. Das Aussehen dieser Mikrostrukturen soll denen von Erythrozyten ähneln, also jenen Zellen, die bei Wirbeltieren für den Sauerstofftransport verantwortlich sind. Anschließend folgten Analysen per Massenspektrometrie, mit denen sie die eisenhaltige Verbindung Häm b bestimmten. Daneben stießen sie auf die Aminosäure Hydroxyprolin (Hyp), die als Bestandteil des Strukturproteins Kollagen bekannt ist – ein zusätzlicher Hinweis darauf, dass nicht nur zufällige Materialreste vorliegen, sondern mehrere Signalbausteine zusammenpassen.
Damit die Deutung nicht an Kontaminationen scheitert, führten die Forschenden zudem einen Abgleich mit Mikroorganismen aus der Fundumgebung durch. Die Interpretation lautet, dass es sich bei den Funden im Knocheninneren tatsächlich um rote Blutkörperchen handelt und nicht um Einträge aus der Sedimentschicht. Eine solche Abgrenzung ist methodisch entscheidend, weil molekulare Reste – gerade wenn sie chemisch spezifisch sind – zwar nachweisbar sein können, aber in vielen Fällen trotzdem aus dem späteren Umfeld stammen könnten. Genau hier setzt die Studie an, indem sie die Signaturen als konsistent mit dem Aufbau von Blut und den begleitenden Strukturkomponenten beschreibt.
Die Erhaltung erklärt das Team über die Einbettungsbedingungen nach dem Tod des Tieres. Offenbar war das Fossil deshalb so gut erhalten, weil das Individuum kurz nach seinem Tod rasch unter einer sauerstoffarmen Schicht begraben wurde; das Team schätzt das Körpergewicht auf 32 Kilogramm. In einer solchen Umgebung können biochemische Abbauprozesse deutlich langsamer ablaufen. Zudem wird beschrieben, dass die roten Blutkörperchen durch den Kontakt zum Manganoxid-Mineral Hausmannit mineralisiert und dadurch über lange Zeiträume konserviert wurden. Genau dieser Mechanismus – Mineralisierung als Schutzschild gegen den Zerfall – macht verständlich, warum sich selbst Häm-abgeleitete Moleküle über 115 Millionen Jahre hinweg erhalten haben könnten. Die Ergebnisse veröffentlichte das Team in den „Proceedings“ der US-nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS).
Inhaltlich stellt die Studie damit etablierte Annahmen infrage. Laut der Argumentation der Forschenden gilt bislang häufig als unwahrscheinlich, dass bestimmte Biomoleküle wie Hämoglobin oder dessen Bestandteile über geologische Zeiträume in nachweisbarer Form überdauern. Wenn Häm-relevante Signaturen tatsächlich in diesem Kontext gefunden wurden, verschiebt das die Grenzen dessen, was molekulare Paläontologie leisten kann – und zwar nicht nur für einzelne spektakuläre Funde. Der beteiligte Planetenforscher Martin Van Kranendonk von der Curtin University, der nicht an der Studie beteiligt war, zieht außerdem einen breiteren Bogen: Die Arbeit zeige, wie molekulare Strukturen über lange Zeiträume auch gegen widrige Bedingungen geschützt bleiben könnten. Das sei auch für die Astrobiologie und die Suche nach Leben im Universum relevant.
Für die Technik- und Datenpraxis bedeutet das: Solche Studien sind weniger “nur” Biologie, sondern auch ein Testfeld für analytische Ketten. Massenspektrometrie, Mikrostruktur-Charakterisierung und ein konsistentes Kontaminations-Controlling greifen ineinander, damit aus einzelnen Signalen eine robuste biologische Schlussfolgerung wird. Gleichzeitig macht der Befund deutlich, dass die Auswahl des Fundkontexts – vor allem Redoxbedingungen und die Rolle bestimmter Mineralphasen – für die Nachweisbarkeit entscheidend ist. Wer in Zukunft weitere Fossilien molekular untersucht, muss daher ebenso gut über die Chemie der Umgebung nachdenken wie über die Anatomie des Organismus. Gerade im Grenzbereich zwischen Paläontologie und Astrobiologie liefert das ein konkretes Argument dafür, welche chemischen “Überlebensstrategien” im Gestein denkbar sind – und welche Mess-Setups dafür besonders vielversprechend erscheinen.
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