09.02.2011

Röntgenaufnahmen lüften fossile Geheimnisse

Durch Nutzung von Synchrotronstrahlung gewinnen Evolutionsforscher neue Erkenntisse über den Stammbaum von Schlangen.


Durch Nutzung von Synchrotronstrahlung gewinnen Evolutionsforscher neue Einblicke in die Entwicklungsgeschichte von Schlangen.

Mit neuer Röntgentechnologie hat eine Forschergruppe Hinweise erhalten, wie Schlangen im Laufe der Evolution ihre Gliedmassen verloren. Die Wissenschaftler hoffen, damit eine Debatte unter Paläontologen ein Stück vorwärts zu bringen: Stammen die heutigen Schlangen von Urzeitreptilien ab, die auf dem Land lebten, oder von Meerestieren? Das Projekt wurde von Forschern des Museum National d'Histoire Naturelle in Paris geleitet. Beteiligt sind außerdem Wissenschaftler der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble, wo die Röntgenaufnahmen durchgeführt wurden, und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), wo die Aufnahmetechnik und das dazugehörige Instrument entwickelt wurden.

Abb.: Falschfarbenaufnahme des zweiten Beines der ausgestorbenen Schlangenart Eupodophis descouensi in einem 95 Millionen Jahre alten Fossil (Bild: ESRF)

Die Forscher benutzten für das Experiment die Synchrotron-Laminographie. „Diese neue Technik haben wir speziell für die Untersuchung größerer, flacher Objekte entwickelt“, erläutert Lukas Helfen, der vom Institut für Synchrotronstrahlung des Karlsruher Instituts für Technologie zur ESRF delegiert wurde, um dort ein Strahlrohr mit dieser Technik auszurüsten und zu betreiben. „Die Synchrotron-Laminographie ähnelt der Computer-Tomographie (CT), die in vielen Krankenhäusern benutzt wird, erlaubt jedoch eine Auflösung im Mikrometerbereich. Das ist tausend Mal besser als ein klassischer CT-Apparat.“ Bei der Laminographie wird das Fossil im schrägen Winkel zu einem intensiven, hochenergetischen Röntgenstrahl rotiert, wobei während einer 360-Grad Drehung Tausende zweidimensionaler Aufnahmen aufgezeichnet werden. Aus diesen Einzelbildern wird dann ein hochaufgelöstes dreidimensionales Modell berechnet, das auch versteckte Details wie die innere Struktur der Beine wiedergibt.

"Große Synchrotrone machen es möglich, mikroskopische Details in Fossilien zu erkennen, die anderen Techniken verborgen bleiben. Zudem können Synchrotrone diese wertvollen Objekte vollkommen zerstörungsfrei untersuchen”, ergänzt Paul Tafforeau von der ESRF, einer der Mitautoren der Studie.

Weltweit sind nur drei Exemplare eines Schlangenfossils mit erhaltenen Beinknochen bekannt. In diesem Experiment wurde eine Eupodophis descouensi untersucht, deren 95 Millionen Jahre alte, versteinerte Überreste vor zehn Jahren im Libanon entdeckt wurden. Die etwa 50 cm lange Schlange trägt am Hüftkorb ein kleines, zwei Zentimeter langes Bein. Dieses Detail verleiht dem Fossil eine Schlüsselstellung zum Verständnis der Schlangenevolution, da es eine entwicklungsgeschichtliche Zwischenstellung darstellt, während der diese Schlangen ihre von den Eidechsen geerbten Beine noch nicht vollständig verloren hatten. Da nur ein Bein an der Oberfläche des Fossils sichtbar ist, wurde ein zweites, verstecktes Bein in der Steinplatte vermutet, tatsächlich mittels Synchrotronstrahlung nachgewiesen und in allen Details abgebildet.

Karlsruher Institut für Technologie / AL


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