Am 9. Dezember 1833 sandte die englische Fossiliensammlerin Elizabeth Philpot einen Brief an den Naturforscher William Buckland. Philpot bat nicht nur um die Rückgabe einiger Wirbel eines Meeresreptils, das Buckland ausgeliehen hatte, sondern schrieb auch über eine kürzliche Reise mit einer jungen versteinerten Hündin, der wegweisenden Paläontologin Mary Anning. Aber was die Notiz besonders machte, war eine Illustration, die Philpot dem Brief beigelegt hatte. Es zeigte das Lächeln eines Ichthyosaurus- Schädels, gezeichnet nach einem der vielen Fossilien, die Philpot, ihre Schwestern und Anning in den alten Felsen der englischen Südküste gefunden hatten. Und es wurde nicht mit gewöhnlicher Tinte gezeichnet. Die Sepia-Töne wurden aus der konservierten Tinte eines tintenfischartigen Wesens hergestellt, das in denselben Lagerstätten wie der nach 200 Millionen Jahren wiederbelebte Ichthyosaurier gefunden wurde.
Oberflächlich betrachtet scheint Philpots Zeichnung nur ein ordentlicher fossiler Trick zu sein. Im Jahr 2009 erregte eine weitere Zeichnung aus uralter Tinte erneut die Aufmerksamkeit der überraschenden Tatsache, dass Spuren prähistorischer Farbe bis ins 21. Jahrhundert fortbestehen könnten. Aber die Tatsache, dass solche Urtöne überhaupt wiedergewonnen werden können, eröffnet einen Bereich wissenschaftlicher Möglichkeiten. Mit den richtigen Exemplaren können Experten beginnen, den Fossilienbestand einzufärben.
Manchmal sind alte Farbtöne mit bloßem Auge zu sehen. „Die Forscher kannten die Farbmuster fossiler Insekten und Mollusken bereits in der viktorianischen Zeit“, sagt der Paläobiologe Jakob Vinther von der Universität Bristol. Aber es ist die Möglichkeit, die Farben der Dinosaurier freizuschalten, die die Fantasie von Experten und der Öffentlichkeit gleichermaßen erregt hat.
Fast die gesamte Geschichte der Paläontologie hindurch war es unmöglich zu sagen, welche Farben die Dinosaurier tatsächlich trugen. In Ausnahmefällen kann ein Fossil möglicherweise einige Weichteile mit hellen und dunklen Hautflecken oder ein gestreiftes Gefieder enthalten, aber die tatsächliche Färbung des Tieres im Leben wurde lange Zeit als außerhalb des Erfassungsbereichs liegend angesehen. Entdeckungen wie Philpots Verwendung von sehr alter Tinte deuteten jedoch darauf hin, dass das Flüstern von Farben doch überleben könnte. Dank einer Kombination aus empfindlicher Konservierung und fortschrittlicher Bildgebungstechnologie, die es Forschern ermöglicht, die mikroskopischen Details von Fossilien zu erkennen, lernen Paläontologen mehr denn je über die Palette des Mesozoikums.
Rekonstruktion des frühkreidezeitlichen Paravian-Dinosauriers Microraptor mit abgeleiteter Färbung. (Quanguo Li et al. / Science 335.6073) Der biologische Schlüssel zur Lösung des Färbungsrätsels liegt in winzigen Strukturen, den Melanosomen. Dies sind winzige, blöde Organellen, die Pigmente oder Melanin enthalten und in weichen Geweben wie Haut, Schuppen und Federn vorhanden sind. Und während diese Details in den vergangenen Jahrzehnten oft als fossile Bakterien abgetan wurden, konnten im 21. Jahrhundert erneut Anstrengungen unternommen werden, um die Beziehung zwischen diesen winzigen Strukturen und Farben zu finden.
Ein ähnliches Fossil wie das, das Philpots Kunst inspirierte, brachte Vinther, der jetzt an der Universität von Bristol ist, 2006 auf die Spur fossiler Farben. Der Tintenbeutel eines fossilen Tintenfischs, den Vinther untersuchte, enthielt nach 200 Millionen Jahren Melanosomen. Und wenn sie in Tintenfischfarbe gefunden werden könnten, warum nicht auch andere Fossilien wie Federn? Die Analyse einer in Brasilien gefundenen Kreidefeder durch Vinther und Kollegen eröffnete den Forschern die Möglichkeit zu folgern: "Die Entdeckung von erhaltenen Melanosomen eröffnet die Möglichkeit, die Farbe ausgestorbener Vögel und anderer Dinosaurier zu interpretieren."
Laut Caitlin Colleary, Paläontologin der Virginia Tech, ist es erforderlich, glückliche Funde mit fortschrittlichen Bildgebungstechniken zu kombinieren, um Farbe aus der Vergangenheit zu gewinnen. Erstens benötigen Paläontologen ein Fossil, das wahrscheinlich Melanin enthält - ein Fossil nicht nur mit Knochen, sondern auch mit Federn, Haut oder Haaren. Diese Fossilien enthalten häufig sowohl Melanosomen als auch chemisch abgebautes Melaninpigment. Wenn Paläontologen ein solches Fossil finden, können sie es mithilfe moderner Technologie genauer untersuchen.
"Sie beginnen mit der Suche nach Mikrokörpern mit Instrumenten wie Rasterelektronenmikroskopen", sagt Colleary. Sobald diese charakteristischen Formen auftauchen, kann die chemische Analyse das Vorhandensein von Melaninpigment bestätigen. "Dies war besonders in frühen Studien mit fossilem Melanin kritisch, da immer noch Zweifel bestanden, dass es sich bei den Mikrokörpern tatsächlich um Melanosomen und nicht um ähnliche Strukturen wie Bakterien handelte", sagt Colleary. Von dort aus können Vergleiche der physikalischen und chemischen Signaturen der Melanosomen und des Melanins mit denen lebender Tiere, für die die Farbe bekannt ist, durchgeführt werden, um das Aussehen längst toter Lebewesen zu rekonstruieren.
Als Paläontologen 2009 die Entdeckung des gefiederten Dinosauriers Anchiornis ankündigten, war das erhaltene Gefieder, das das Skelett umgab, ein dunkler, kohlenstofffarbener Farbton. Die Analyse eines weiteren Fossils von Anchiornis durch Vinther und Kollegen im folgenden Jahr ergab jedoch ein auffälliges Farbmuster, das zuvor unsichtbar war. Die Verteilung und Einzelheiten der erhaltenen Melanosomen zeigten, dass Anchiornis mit schwarzen und weißen Federn bedeckt war - nicht anders als eine Elster - und auf der Oberseite ein Spritzer roter Federn. Zum ersten Mal war ein Dinosaurier vollständig in lebenden Farben restauriert worden.
Rekonstruktion der Gefiederfarbe des jurassischen Troodontid Anchiornis huxleyi . (MA DiGiorgio / Quanguo Li et al. / Science 327.5971) Nach und nach zeigten andere Dinosaurier ihr wahres Gesicht. In der Woche vor dem Erscheinen der Anchiornis- Zeitung zeigte sich, dass der kleine, verschwommene Dinosaurier Sinosauropteryx einen leuchtend rot-weiß gebänderten Schwanz hatte. Im Jahr 2012 wurde gezeigt, dass die in den Federn des vierflügeligen Dinosauriers Microraptor gefundene gestapelte Anordnung von Melanosomen einen schillernden Glanz erzeugt, der dem eines modernen Raben ähnelt. (Auch Vogeldinosaurier kamen mit riesigen fossilen Pinguinen mit Farbmustern von Schwarz, Rot und Grau auf die Liste.) Während sich frühe Studien auf Federn konzentrierten, stellten Paläontologen bald fest, dass Melanosomen auch die Farbtöne von schuppigen Dinosauriern enthüllen können. Der schnabelige, gehörnte Dinosaurier Psittacosaurus war oben dunkel und unten hell getarnt, und der gewaltige Panzerdinosaurier Borealopelta hatte rotbraune Töne.
Diesem Ansatz sind natürlich einige Grenzen gesetzt. Das erste ist, dass Knochen alleine keine Hilfe sind. Es muss irgendeine Art von Weichgewebe, wie z. B. Federn oder Haut, erhalten bleiben. Impressionen reichen nicht. "Sie brauchen organische Rückstände", sagt Vinther. Das prähistorische Tier musste so schnell beerdigt und bis ins kleinste Detail erhalten werden, dass die Überreste des eigentlichen Gewebes des Tieres erhalten blieben.
Und nicht jede Färbung bei Tieren wird durch Melanosomen erzeugt. Einige Farben, wie Gelb und Blau, werden von Biochemikalien erzeugt, die Paläontologen in Fossilien noch nicht nachgewiesen haben. Die aktuelle Methode funktioniert nicht für jeden Dinosaurier oder jede Farbe. Die gute Nachricht ist jedoch, dass der Ansatz zumindest ein Teilbild ergibt.
Fotografien des Holotyps des Panzerdinosauriers Borealopelta markmitchelli . Untersuchungen dieses Fossils ergaben eine rotbraune Färbung und Tarnung in Form von Gegenschattierungen. (Caleb M. Brown et al. / Current Biology 27.16 2514-2521.e3) Was die Farben für die Tiere selbst bedeuteten, ist eine andere Sache. Im Fall von Borealopelta zum Beispiel - mit einem Muster von rostrot oben und hell unten - könnte die Schattierung eine Möglichkeit gewesen sein, sich vor den gefräßigen Tyrannosauriern der damaligen Zeit zu verstecken. Andere Dinosaurier waren auffälliger. Der Zuckerstangenschwanz von Sinosauropteryx war wahrscheinlich ein soziales Signal, das diese Dinosaurier verwendeten, um miteinander zu kommunizieren, wenn sie sich trafen.
Diese Art der Analyse zeigt das Potenzial des aufkommenden Feldes der Fossilienfärbung auf. Durch die Rekonstruktion von längst verlorenen Schatten können Paläontologen uralte Verhaltensweisen erkennen und untersuchen, die bisher verborgen blieben.
Verschiedene Farben erzählen verschiedene Geschichten. Das dunkle Licht über und unter dem Muster und den Streifen des gehörnten Dinosauriers Psittacosaurus könnte darauf hindeuten, dass dieses Tier in einem bewaldeten Lebensraum mit diffusem Licht lebte, während die Banditenmaske und die Streifen von Sinosauropteryx möglicherweise darauf hindeuten, dass offenere Lebensräume bevorzugt werden, in denen das Einmischen von entscheidender Bedeutung ist nicht von einem größeren Fleischfresser herausgegriffen zu werden. Dass die Dinosaurier getarnt waren, sagt nicht nur etwas darüber aus, wo sie lebten, sondern auch über die Gefahren, denen sie ausgesetzt waren. "Fossile Farbstudien bieten wirklich eine beispiellose Gelegenheit, Verhalten und Biologie aus dem Fossilienbestand zu interpretieren", sagt Colleary.
Vergleich der Melanosomenanteile und der Federmorphologie der Körperkonturen bei ausgestorbenen Pinguinen Inkayacu paracasensis (A und B) und repräsentativen noch vorhandenen Pinguinen (C und D). (Julia A. Clarke et al. / Science 330.6006) Die Paläontologie war schon immer eine interdisziplinäre Wissenschaft, an der Schnittstelle mehrerer Disziplinen wie Anatomie und Geologie. Die Untersuchung fossiler Farben erweitert das Feld weiter und stützt sich dabei auf biochemische und fortschrittliche bildgebende Verfahren sowie auf die traditionelleren, morphologischen Ansätze.
"Ich denke, wir müssen offen sein für die Tatsache, dass die Dinosaurierforschung nicht mehr einfach nur mit den Knochen spielt", sagt Vinther. „Es gibt Tonnen von gefiederten Dinosauriern und Vogelfossilien, die noch zu beschreiben sind. Bald können wir den Audubon-Leitfaden zu Kreidevögeln und Dinosauriern schreiben und zeigen, in welchen Lebensräumen sie lebten und vielleicht bald zeigen wir männliche und weibliche Federmäntel, die sicherlich unterschiedlich gewesen wären in vielen Dinosaurierarten. "
Die Forschung geht weiter, aber was bereits gefunden wurde, wirft Fragen darüber auf, was noch aus dem Fossilienbestand gewonnen werden könnte. "Vielleicht werden wir eines Tages feststellen, dass sie saisonale Gefieder hatten, wie bunte Displays für die Paarungszeit", sagt Vinther, "und wenn wir jemals Weichgewebedinosaurier in höheren Breiten wie Australien finden, werden wir vielleicht einige mit weißem Gefieder sehen." die kalten und schneereichen Winter. “Ein solcher Fund wäre wirklich ein Dinosaurier einer anderen Farbe.
