"In Knochen kann man Wachstumsringe zählen"

Interview | Jan Marot aus Granada
27. Juni 2012, 19:53
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    foto: privat

Heike Köhler widerlegt die These, dass Dinosaurier wechselwarme Tiere waren. Welche Rolle dabei eine Antilopensammlung in Hamburg, Wiener Hirsche und Rentiere von Spitzbergen spielten, sagt sie Jan Marot.

STANDARD: Können wir nun davon ausgehen, dass Dinosaurier Warmblüter waren?

Köhler: Unser Forschungen belegen genau das. Auch da wir eine ganz konkrete Beziehung zwischen dem Stoffwechsel und dem Wachstum feststellen konnten. Und zwar in dem Moment, wo die Wachstumsrate sehr hoch ist im Jahr. Das ist, wenn am meisten Futter für die Tiere erreichbar ist. Sprich, in unseren Breiten, sind das der Frühling und der Sommer. Da haben wir die Spitzenwerte des Stoffwechsels. Bei kaltblütigen Reptilien etwa, wird dieser Spitzenwert nicht erreicht. Diese Tiere sind von externen Einflüssen der Umwelt, wie etwa die Wärmeenergie der Sonne abhängig. Sie lassen sich aufwärmen, denn sie haben keine interne Maschine, die Hitze generiert. Aus diesem einfachen Grund konnten Dinosaurier derartig große Wachstumsraten nicht erreichen. Wenn die Wiederkäuer, die wir untersucht haben, jene Spitzenwerte mit sehr hohen Wachstumsraten, aufweisen, die zusammen fallen mit den Jahreszeiten des Überflusses, müssen auch die Riesenechsen der Urzeit eine warmblütige Lebensweise gehabt haben. Das Knochengewebe ist überraschend ähnlich. Sei es von Dinosauriern, oder von den von uns untersuchten Wiederkäuern.

STANDARD: Warum hat man erst jetzt Stillstandslinien (eng. Lines of Arrested Growth, LAGs) untersucht, und verblieb lange im falschen Glauben, dass Dinosaurier wechselwarme Tiere waren?

Köhler: Das frage ich mich auch. Das haben wir uns alle hier gefragt, die in das Projekt mit eingespannt waren. Denn eigentlich schon bei den ersten Schnitten von den Wiederkäuern kamen diese Stillstandslinien hervor. Es gab schon Wissenschaftler, denen dies aufgefallen war, doch niemand hat eine breite, systematische Studie dazu gemacht. Und niemand hat versucht, dabei den Stoffwechsel und die Endokrinologie (Anm. Forschung zu Hormonen, die etwa das Wachstum steuern) in Verbindung zu bringen. Wir haben das gemacht, weil wir an unseren Wiederkäuern interessiert ist. Wir sind nämlich gar keine Dinosaurierspezialisten. Dabei war es so einfach, die Knochen aufzuschneiden.

STANDARD: Wie lange widmeten Sie sich mit Ihrem Team dem Studium der Knochenquerschnitte?

Köhler: Das Aufschneiden hat schon seine Zeit gekostet. Aber die Verbindung zu den Dinosauriern war relativ einfach. Als die Idee reif war, war es eigentlich nur noch das Schreiben. Wir mussten gute Aufnahmen der Querschnitte machen und Diagramme, die auf den ersten Blick erkennen lassen, wie die Wachstumsraten zusammen passen. Das dauerte dann nur noch ein Jahr, etwas mehr vielleicht.

STANDARD: 115 Knochen von lebenden Arten der Wiederkäuer verschiedenster Klimazonen haben sie untersucht. Woher kommt ihr Interesse an der Zoologie?

Köhler: Ich selbst bin zwar Paläontologin, doch ich war immer schon seit meiner Studienzeit sehr nahe an der Zoologie. Denn ich bin der Ansicht, dass man heutige Lebewesen erst einmal verstehen muss, um dann Schlüsse auf die Vergangenheit machen zu können.

STANDARD: Habe Sie alle Knochen selbst gesammelt?

Köhler: Nein. Da ich in Hamburg studiert habe, hatte ich dort einen ausgezeichneten Kontakt. Als ich Zoologie-Vorlesungen besuchte, war noch Henriette Oboussier Professorin am Institut. Sie war selbst sehr interessiert an der Hypophyse (Anm. Hormondrüse im Gehirn) und anderen Forschungen um das Gehirn von Wiederkäuern. So lange es ihr Alter zugelassen hat, ist sie fast alljährlich nach Afrika gereist und hat die Tiere (Anm. meist Antilopen), die in ihrer Sammlung fehlten, selbst geschossen. Stets ein männliches und ein weibliches Exemplar. Sie hat die beste Sammlung von Wiederkäuern der Welt zusammen getragen. Das geht heute natürlich nicht mehr. Viele Arten sind vom Aussterben bedroht und daher geschützt. Da darf man nichts mehr machen. Zudem lieferte Oboussier detaillierteste Informationen zu den Tieren, von der Größe des Gehirns, Außenvermessungen, einfach alles, was man sich nur Vorstellen kann. Nur wenige wissen von der Sammlung, und ich hatte Glück, dass dort ein doch sehr offener Kurator die Verantwortung trägt. Natürlich behagte es ihm nicht, dass wir Knochen zerschneiden, aber schlussendlich erkannte er den Nutzen unseres Projektes, und willigte ein. So hatte ich den Zugang zur quasi gesamten Wiederkäuer-Welt Afrikas.

STANDARD: Wie gelangten Sie an ihr Ausgangsmaterial aus Spitzbergen?

Köhler: Dank dem Co-Autor des Nature-Artikels, Ronny Aanes vom Polarinstitut Norwegens, kam ich an die Knochen der nördlichsten lebenden Rentierart, und somit der am nördlichsten lebenden Wiederkäuer. Aanes begab sich extra auf eine vorzügliche Feldforschung nach Spitzbergen um mir diese wertvollen Exemplare zu besorgen. Er hat 20 Tiere aufgetrieben, womit wir nun hier in Barcelona die größte Sammlung von diesen besonderen Rentier haben. Ein spezielles Tier, ein Inselrentier, sehr kurzbeinig, und exakt auf die Gegebenheiten der Insel angepasst.

STANDARD: Aus dem zentraleuropäischen Raum untersuchten Sie Hirsche aus Österreich ...

Köhler: Die kamen von der Veterinärmedizinischen Universität in Wien. Wir haben den Wildtierexperten Walter Arnold angeschrieben. Er war so nett, uns von seinem Material etwas abzugeben. In Wien gibt es ein Außengehege, woe die Forscher auch auf den Stoffwechsel und Herzschlag untersucht haben. Sie hatten quasi schon fast alle Daten, die uns wichtig sind, parat. Vor zwei Jahren etwa mussten sie die Hirsche schießen. Daher wissen auch genau den Todeszeitpunkt.

STANDARD: Weil Sie es vorher angesprochen haben. Was war denn der ursprüngliche Gedanke hinter Ihren Wiederkäuer-Forschungen? Entdeckungen passieren oft durch Zufall, der maximal unbewusst gesteuert wird ...

Köhler: Ich sage häufig, dass hinzu kommt, dass eine Idee schon irgendwie in der Luft schwebt. Einige haben schon gesehen, dass es eine Stillstandslinie in Säugetierknochen gibt. Wir haben angefangen mit den Wiederkäuern, weil wir vor allem mit ihnen arbeiten. Es ist eine großartige, weit verbreitete Gruppe. Ideal, wenn es darum geht, herauszufinden, wann in der Vergangenheit große Momente der Artbildung waren , oder wann welche Gruppen schnell ausgestorben sind. Da die Knochen sehr viel preisgeben, fassten wir den Entschluss, diese systematisch zu untersuchen. Die Dinosaurier-Forscher interessierten sich herzlich wenig für Säuger. Sie schnitten wenn überhaupt Kleinsäugerknochen auf, wenn sie einmal etwas in diese Richtung gemacht haben. Darin fanden sie aber keine Stillstandslinien.

STANDARD: Weil diese zu schnell wachsen?

Köhler: Kleine Säugetiere erreichen die Geschlechtsreife binnen weniger Monate. Eine Maus kann sich nach wenigen Wochen vermehren. Um diese Stillstandlinien zu erkennen muss man sie in einem Tier suchen, das mindestens ein Jahr braucht, bis es sich fortpflanzen kann. Denn nur wenn es wächst, legt es eine Stillstandlinie an. Daher nahm man an, dass Säuger keine Stillstandslinie haben. Sie sind ja warmblütig, und weil ihr Stoffwechsel so aktiv ist, können sie weiter wachsen, selbst in schlechten Zeiten. Nun haben wir herausgefunden, dass Wiederkäuer, die zwei, drei oder fünf Jahre brauchen, bis sie geschlechtsreif sind, auch zwei bis fünf solche Linien aufweisen. Das eröffnet uns nun eine völlig neue Methode, ein neues Arbeitsmittel für uns Forscher: die Skeletochronologie. Sie ist ähnlich der Dendrochronologie, die Altersbestimmung anhand der Wachstumsringe in den Bäumen. Auch in Knochen kann man Wachstunsringe zählen. Um zu wissen, wie alt ein Lebewesen war, als sie geschlechtsreif wurde, wie alt es war, als es gestorben ist, oder unter welchen Bedingungen es aufgewachsen ist.

STANDARD: Das Studium der Stillstandslinien lässt folglich auch Rückschlüsse auf aktuelle Populationen und den Grad derer Gefährdung zu ...

Köhler: Heutzutage, wo viele Tiere so selten geworden sind, und man sie nicht mehr schießen darf, und deren Gruppen noch dazu sehr zerstreut leben, ist die klassische Feldbiologie nicht mehr wirklich durchführbar. Doch mittels der Knochen kann man über Jahrzehnte die Entwicklung der Tierpopulationen erheben. Das spielt eine wichtige Rolle im Hinblick auf den Artenschutz, denn man kann damit die Gesundheit einer Population erheben und deren Entwicklung abschätzen.

STANDARD: Wie lange wird diese Methode schon eingesetzt?

Köhler: Im Bereich des Artenschutzes von Amphibien ist dies schon Jahrzehnte eine gängige Technik, ebenso wie bei Reptilien und Dinosauriern. Das ist das Witzige daran, finde ich. Denn Dekaden lang erhoben Paläontologen die Stillstandslinien von Dinosauriern, ohne zu wissen, was diese eigentlich bedeuten. Deshalb denke ich, ist unsere Arbeit auch so wichtig.

STANDARD: Theoretisch müssten sich auch in menschlichen Knochen Stillstandslinien finden?

Köhler: Das kann man auch. Es ist aber noch nicht so viel gemacht worden, weder bei Menschen noch bei Primaten. Was möglicherweise auch daran liegt, dass es nicht so einfach ist, an das Forschungsmaterial zu gelangen. Generell wird ohnehin nicht viel in diesem Bereich geforscht. Wir sind die einzigen, die an Säugetieren hierzu arbeiten. Merkwürdiger weise, und wir sind noch dazu relativ neu in diesem Gebiet. In den USA wird zur Inneren Uhr, die wir Menschen in uns haben, mit Menschenknochen geforscht. Es sind unsere täglichen und jährlichen Rhythmen, damit wir auch in schwieriegen Jahreszeiten mit unserem Stoffwechsel funktionieren. Man kann demnach an der Mikrostruktur der Knochen sogar Berufsgruppen unterscheiden. Sie sehen, auf diesem Gebiet ist noch sehr viel zu tun. (Jan Marot aus Granada, DER STANDARD, 28.6.2012)

Die Paläontologin Meike Köhler leitet die Abteilung für Paläobiologie am Institut Català de Paleontologia Miguel Crusafont der Autonomen Universität Barcelona. Köhler wurde im norddeutschen Kiel 1955 geboren. Nach ihrem Studienabschluss in Hamburg zog es sie vor bereits 27 Jahren nach Spanien, wo sie seither in Barcelona und Mallorca lebt. 2009 publizierte Köhler im US-amerikanischen Journal "PNAS" ("Proceedings of the National Academy of Science") ihre Entdeckung des ersten und einzigen endemischen Hornträgers der Balearen - die Bergziegenart Myotragus balearicus, die sich besonders gut an die kargen Lebensbedingungen auf dem Archipel angepasst hatte, und dennoch vor knapp 3000 Jahren ausgestorben ist. Ihr Beruf sei ihr Hobby, sagt Köhler, Mutter dreier Kinder, was das Abschalten erschwert. Beim Pflegen ihrer Orangenbäume im Garten oder bei Bergwanderungen gelingt ihr das aber immer.

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6 Postings

Dabei wärs so leicht....

Wieder (mit ie ) kommt bei allen, was sich wiederholt, was mehrfach wieder kommt, wiederholen, wiederspiegeln, wiedervereinigen, wiederaufbau wiederrum, wiedergeben, Wiedergeburt,

Wider (nur i, kein ie) ist alles, was dagegen ist: widerlegen, Widerstand, Für und Wider, widerlich, Widerruf, Widerrede, etwas widert mich an...

So einfach, und doch sooo schwer.

"Heike Köhler wiederlegt"

Da hat es mich vom Sessel geworfen, und mir das Steissbein geprellt.

Was hat Sie mehr erschreckt:
Der Rechtschreibfehler auf Volksschulniveau oder daß man sich nicht einmal den korrekten Namen seiner Interviewpartnerin merken kann?

"Wenn die Wiederkäuer... müssen auch die Riesenechsen der Urzeit eine warmblütige Lebensweise gehabt haben." Das ist doch unlogisch. Wenn kaltblütige Tiere, wie Reptilien diese Wachstumsringe auch haben (und deswegen hat man ja bisher die Dinosaurier

als kaltblütig gesehen, weil sie die gleichen Wachstumsringe wie Reptilien aufwiesen), bedeutet das doch nur, dass Wachstumsringe kein auszeichnendes Merkmal sind. Der Umkehrschluß, dass Dinosaurier deswegen warmblütig sind ist nicht zulässig - eben weil Wachstumslinien kein auszeichnendes Merkmal sind.

Ungeachtet dessen: Schon frühere Funde deuten darauf hin, dass Dinosaurier warmblütig waren. So lässt der Knochenbau auf einen hohen Stoffwechselrate schließen und auch die für homoiotherme typische blutgefäße finden sich.

Seit den 70er, spätestens 80er Jahren geht man in Fachkreisen davon aus, dass zumindestens einige Arten der Dinosaurier warmblütig waren. Der Fund ist interessant, aber alles andere als neue Erkenntnis.

Auch muss unterschieden werden, zwischen Theropoden und Sauropoden und andererseits den Ornithischia. Dinosaurier waren nur die Ordnung. Ordnung ist in der biologischen Systematik sehr weit oben angesiedelt.

Zum Beispiel ist eine Ordnung zu der der Wolf gehört, die der Raubtiere, dazu gehören aber nicht nur die Hundeartigen, sondern auch die Katzenartigen. Die Spannweite ist also sehr groß, durchaus möglich, dass einige Dinosaurier warmblütig waren, andere wiederum kaltblütig.

Bei großen Tieren ist das Problem, dass sich das Volumen schneller vergrößert, als die Oberfläche. Es wird immer schwieriger überschüßige Wärme abzuleiten und der Körper überhitzt. Sehr große Dinosaurier waren wahrscheinlich gigantotherm, also wärmer als ihre Umgebung (auch in wirklich warmen Umgebungen ;)) - das ist wieder etwas anderes als homoiotherm (warmblütig). Damit gleichen sie eher Haien oder den großen Meeresschildkröten.

Cool! Dann wird's höchste Zeit für eine Osteochronologie Datenbank zur Altersbestimmung von Knochen!

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