Ordentlich gekleidet in eine blaue Caprihose und ein ärmelloses Oberteil, langes Haar über ihre nackten Schultern fließend, sitzt Mary Schweitzer an einem Mikroskop in einem trüben Labor. Ihr Gesicht wird nur von einem leuchtenden Computerbildschirm beleuchtet, auf dem ein Netzwerk von dünnen, verzweigten Gefäßen zu sehen ist. Das ist richtig, Blutgefäße. Von einem Dinosaurier. „Ho-ho-ho, ich bin aufgeregt“, kichert sie. "Ich bin wirklich aufgeregt."
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Nach 68 Millionen Jahren im Boden wurde ein in Montana gefundener Tyrannosaurus-Rex ausgegraben, sein Beinknochen in Stücke gebrochen und Fragmente in Säure in Schweitzers Labor an der North Carolina State University in Raleigh aufgelöst. "Coole Bohnen", sagt sie und betrachtet das Bild auf dem Bildschirm.
Es war in der Tat eine große Neuigkeit im letzten Jahr, als Schweitzer bekannt gab, dass sie Blutgefäße und Strukturen entdeckt hatte, die wie ganze Zellen in diesem T. rex-Knochen aussahen - die erste Beobachtung dieser Art. Die Entdeckung verblüffte Kollegen, die sich nie vorgestellt hatten, dass selbst eine Spur von noch weichem Dinosauriergewebe überleben könnte. Wie aus einem Lehrbuch hervorgeht, verderben im Laufe der Zeit weiche Gewebe wie Blutgefäße, Muskeln und Haut, während harte Gewebe wie Knochen nach und nach Mineralien aus der Umwelt aufnehmen und zu Fossilien werden können, wenn ein Tier stirbt. Schweitzer, einer der ersten Wissenschaftler, der die Werkzeuge der modernen Zellbiologie zur Erforschung von Dinosauriern einsetzte, hat die konventionelle Weisheit auf den Kopf gestellt und gezeigt, dass einige steinharte Fossilien, die zig Millionen Jahre alt sind, möglicherweise Reste von Weichteilen in ihrem Inneren versteckt haben. „Der Grund, warum es bisher noch nicht entdeckt wurde, ist, dass kein Paläontologe genau das tun würde, was Mary mit ihren Exemplaren getan hat. Wir unternehmen keine allzu großen Anstrengungen, um dieses Zeug aus dem Boden zu graben und es dann in Säure zu zerstören “, sagt der Dinosaurier-Paläontologe Thomas Holtz Jr. von der University of Maryland. „Es ist eine großartige Wissenschaft.“ Die Beobachtungen könnten ein neues Licht darauf werfen, wie sich Dinosaurier entwickelten und wie ihre Muskeln und Blutgefäße funktionierten. Und die neuen Erkenntnisse könnten dazu beitragen, eine lange Debatte darüber zu führen, ob Dinosaurier warmblütig, kaltblütig oder beides waren.
Unterdessen wurde Schweitzers Forschung von Kreationisten der "jungen Erde" gekapert, die darauf bestehen, dass Dinosaurier-Weichgewebe möglicherweise Millionen von Jahren nicht überleben könnte. Sie behaupten, dass ihre Entdeckungen ihren Glauben stützen, basierend auf ihrer Interpretation von Genesis, dass die Erde nur einige tausend Jahre alt ist. Natürlich ist es nicht ungewöhnlich, dass sich ein Paläontologe von Kreationisten unterscheidet. Aber wenn Kreationisten Schweitzers Daten falsch darstellen, nimmt sie sie persönlich: Sie beschreibt sich selbst als „eine vollständige und vollständige Christin“. Auf einem Regal in ihrem Büro steht eine Tafel mit einem alttestamentlichen Vers: „Denn ich kenne die Pläne, die ich für Sie habe, "Erklärt der Herr, " plant, Sie zu gedeihen und nicht zu verletzen, plant, Ihnen Hoffnung und eine Zukunft zu geben. "
Es kann sein, dass Schweitzers unorthodoxe Herangehensweise an die Paläontologie auf ihren Karriereweg zurückzuführen ist. Aufgewachsen in Helena, Montana, durchlief sie eine Phase, in der sie wie viele Kinder von Dinosauriern fasziniert war. Tatsächlich kündigte sie im Alter von 5 Jahren an, Paläontologin zu werden. Aber zuerst machte sie einen Hochschulabschluss in Kommunikationsstörungen, heiratete, hatte drei Kinder und unterrichtete kurz die Heilbiologie an Gymnasiasten. 1989, ein Dutzend Jahre nach ihrem College-Abschluss, besuchte sie eine Klasse an der Montana State University, die der Paläontologe Jack Horner vom Museum of the Rockies, heute ein Tochterunternehmen der Smithsonian Institution, unterrichtete. Die Vorträge entfachten ihre Leidenschaft für Dinosaurier. Kurz darauf mischte sie sich in Horners Labor als Freiwillige ein und begann, in Paläontologie zu promovieren.
Sie dachte zunächst, sie würde untersuchen, wie sich die mikroskopische Struktur von Dinosaurierknochen unterscheidet, je nachdem, wie viel das Tier wiegt. Aber dann kam der Vorfall mit den roten Flecken.
1991 versuchte Schweitzer, dünne Knochenscheiben eines 65 Millionen Jahre alten T. rex zu untersuchen. Es fiel ihr schwer, die Scheiben auf einen Objektträger zu kleben, und sie bat einen Molekularbiologen an der Universität um Hilfe. Die Biologin Gayle Callis brachte die Dias zufällig zu einer Veterinärkonferenz, wo sie die antiken Proben für andere zur Ansicht aufstellte. Einer der Tierärzte ging zu Callis und sagte: „Wissen Sie, dass Sie rote Blutkörperchen in diesem Knochen haben?“ Unter einem Mikroskop schien der Knochen mit roten Scheiben gefüllt zu sein. Später erinnert sich Schweitzer: „Ich habe das angeschaut und ich habe das angeschaut und ich dachte, das kann nicht sein. Rote Blutkörperchen konservieren nicht. “
Schweitzer zeigte Horner die Folie. „Als sie das erste Mal die Strukturen gefunden hat, die wie rote Blutkörperchen aussehen, sagte ich: Ja, so sehen sie aus“, erinnert sich ihre Mentorin. Er hielt es für möglich, dass es sich um rote Blutkörperchen handelte, gab ihr jedoch einige Ratschläge: „Sehen Sie jetzt, ob Sie Beweise dafür finden, dass es sich nicht um solche handelt.“
Stattdessen fand sie Hinweise auf Häm in den Knochen - eine zusätzliche Bestätigung für die Vorstellung, dass es sich um rote Blutkörperchen handelte. Häm ist ein Teil von Hämoglobin, dem Protein, das Sauerstoff im Blut transportiert und den roten Blutkörperchen ihre Farbe verleiht. "Es hat mich wirklich neugierig auf außergewöhnliche Erhaltung gemacht", sagt sie. Wenn Partikel dieses einen Dinosauriers 65 Millionen Jahre lang herumhängen konnten, waren die Lehrbücher möglicherweise falsch in Bezug auf Fossilisierung.
Schweitzer neigt dazu, sich selbst zu missbilligen und behauptet, bei Computern, Laborarbeiten und Gesprächen mit Fremden hoffnungslos zu sein. Aber Kollegen bewundern sie und sagen, dass sie entschlossen und fleißig ist und eine Reihe komplexer Labortechniken beherrscht, die die Fähigkeiten der meisten Paläontologen übersteigen. Und ungewöhnliche Fragen zu stellen, hat viel Nerven gekostet. "Wenn Sie sie in eine Richtung weisen und sagen, gehen Sie nicht so, sie ist die Art von Person, die sagt, warum? - und sie geht und testet es selbst", sagt Gregory Erickson, ein Paläobiologe an der Florida State University . Schweitzer geht Risiken ein, sagt Karen Chin, Paläontologin an der Universität von Colorado. "Es könnte eine große Auszahlung sein, oder es könnte nur eine Art heißes Forschungsprojekt sein."
Im Jahr 2000 aß Bob Harmon, ein Chef der Feldmannschaft des Museum of the Rockies, in einer abgelegenen Schlucht von Montana zu Mittag, als er aufblickte und einen Knochen aus einer Felswand ragte. Dieser Knochen erwies sich als Teil des vielleicht am besten erhaltenen T. rex der Welt. Während der nächsten drei Sommer schnippelten Arbeiter den Dinosaurier ab und entfernten ihn allmählich von der Klippe. Sie nannten es zu Harmons Ehren B. rex und nannten es Bob. Im Jahr 2001 hüllten sie einen Teil des Dinosauriers und den umgebenden Schmutz in Gips, um ihn zu schützen. Das Paket wog mehr als 2.000 Pfund, was sich als knapp über der Hubschrauberkapazität herausstellte, und wurde in zwei Hälften geteilt. Einer der Beinknochen von B. rex war in zwei große Stücke und mehrere Fragmente zerbrochen - genau das, was Schweitzer für ihre Untersuchungen im Mikromaßstab brauchte.
Es stellte sich heraus, dass Bob falsch benannt wurde. "Es ist ein Mädchen und sie ist schwanger", erinnert sich Schweitzer, als sie sich die Fragmente ansah. Auf der hohlen Innenseite des Femurs hatte Schweitzer Knochenreste gefunden, die eine überraschende Menge an Informationen über den Dinosaurier lieferten, aus dem sie entstanden waren. Knochen mögen wie Steine aussehen, aber sie sind tatsächlich ständig im Fluss. Schwangere Frauen verwenden Kalzium aus ihren Knochen, um das Skelett eines sich entwickelnden Fötus aufzubauen. Bevor weibliche Vögel beginnen, Eier zu legen, bilden sie eine kalziumreiche Struktur namens Markknochen an der Innenseite ihres Beins und anderer Knochen. sie ziehen es während der Brutzeit heran, um Eierschalen herzustellen. Schweitzer hatte Vögel untersucht, also wusste sie etwas über Markknochen, und das glaubte sie auch in diesem T. rex-Exemplar zu sehen.
Die meisten Paläontologen sind sich jetzt einig, dass Vögel die nächsten lebenden Verwandten der Dinosaurier sind. Tatsächlich sagen sie, dass Vögel Dinosaurier sind - bunte, unglaublich vielfältige, süße kleine gefiederte Dinosaurier. Der Theropode der Jurawälder lebt im Stieglitz weiter und besucht die Hinterhofspeisung, die Tukane der Tropen und die Strauße, die sich über die afrikanische Savanne ziehen.
Um ihren Dinosaurierknochen zu verstehen, wandte sich Schweitzer zwei der primitivsten lebenden Vögel zu: Strauße und Emus. Im Sommer 2004 fragte sie mehrere Straußenzüchter nach weiblichen Knochen. Monate später rief ein Bauer an. »Brauchen Sie noch diese Straußendame?« Der tote Vogel war mehrere Tage in der Hitze von North Carolina im Löffelbagger des Bauern gewesen. Schweitzer und zwei Kollegen holten ein Bein aus dem duftenden Kadaver und fuhren es zurück nach Raleigh.
Soweit man das beurteilen kann, hatte Schweitzer recht: Bob, der Dinosaurier, hatte wirklich einen Vorrat an Markknochen, als sie starb. Ein im Juni letzten Jahres in Science veröffentlichter Artikel zeigt Mikroskopbilder von Markknochen von Strauß und Emu neben Dinosaurierknochen mit nahezu identischen Merkmalen.
Während des weiteren Testens eines B. rex-Knochenfragments forderte Schweitzer ihre Labortechnikerin Jennifer Wittmeyer auf, es in schwache Säure zu legen, die Knochen, einschließlich versteinerten Knochens, langsam auflöst, jedoch keine Weichteile. An einem Freitagabend im Januar 2004 war Wittmeyer wie gewohnt im Labor. Sie nahm einen fossilen Chip heraus, der seit drei Tagen in der Säure war, und stellte ihn unter das Mikroskop, um ein Foto zu machen. „[Der Chip] war so stark gebogen, dass ich ihn nicht scharfstellen konnte“, erinnert sich Wittmeyer. Sie benutzte eine Zange, um es zu plattieren. „Meine Pinzette ist irgendwie eingesenkt, hat ein wenig eingedrückt und es hat sich wieder zusammengerollt. Ich dachte, hör auf damit! “Schließlich erkannte sie durch ihre Gereiztheit, was sie hatte: ein Stück Dinosaurier-Weichgewebe, das zurückblieb, als sich der Mineralknochen darum aufgelöst hatte. Plötzlich hatten Schweitzer und Wittmeyer es mit etwas zu tun, was noch niemand gesehen hatte. Für ein paar Wochen, sagte Wittmeyer, war es jeden Tag wie Weihnachten.
Im Labor nimmt Wittmeyer nun eine Schale mit sechs Fächern heraus, die jeweils einen kleinen braunen Tupfer Gewebe in klarer Flüssigkeit enthalten, und legt ihn unter die Linse des Mikroskops. In jedem Exemplar befindet sich ein feines Netzwerk von fast durchsichtigen verzweigten Gefäßen - das Gewebe eines weiblichen Tyrannosaurus Rex, der vor 68 Millionen Jahren durch die Wälder schritt und sich darauf vorbereitete, Eier zu legen. Aus der Nähe sehen sich die Blutgefäße von T. rex und ihren Straußenvettern bemerkenswert ähnlich. In den Dinosauriergefäßen stecken Dinge, die Schweitzer aus wissenschaftlicher Vorsicht diplomatisch als „runde Mikrostrukturen“ bezeichnet, aber sie sind rot und rund, und sie und andere Wissenschaftler vermuten, dass es sich um rote Blutkörperchen handelt.
Natürlich möchte jeder wissen, ob DNA in diesem Gewebe lauert. Wittmeyer, der seit der Entdeckung viel Erfahrung mit der Presse hat, nennt dies „die schreckliche Frage“ - ob Schweitzers Arbeit den Weg zu einer realen Version des Jurassic Park von Science-Fiction ebnet, in dem Dinosaurier aus in Bernstein konservierter DNA regeneriert wurden. Aber die DNA, die die genetische Schrift eines Tieres trägt, ist ein sehr zerbrechliches Molekül. Es ist auch lächerlich schwer zu studieren, weil es so leicht mit modernem biologischem Material wie Mikroben oder Hautzellen kontaminiert wird, wenn es begraben oder ausgegraben wird. Stattdessen hat Schweitzer ihre Dinosauriergewebeproben auf Proteine untersucht, die etwas härter sind und leichter von Verunreinigungen unterschieden werden können. Insbesondere hat sie nach Kollagen, Elastin und Hämoglobin gesucht. Kollagen macht einen Großteil des Knochengerüsts aus, Elastin ist um Blutgefäße gewickelt und Hämoglobin transportiert Sauerstoff in die roten Blutkörperchen.
Da sich die chemische Zusammensetzung von Proteinen im Laufe der Evolution ändert, können Wissenschaftler Proteinsequenzen untersuchen, um mehr über die Entwicklung von Dinosauriern zu erfahren. Und da Proteine die ganze Arbeit im Körper erledigen, könnte das Studium eines Tages den Wissenschaftlern helfen, die Physiologie der Dinosaurier zu verstehen - wie zum Beispiel ihre Muskeln und Blutgefäße funktionierten.
Proteine sind viel zu klein, um sie mit einem Mikroskop zu erkennen. Um nach ihnen zu suchen, verwendet Schweitzer Antikörper, Moleküle des Immunsystems, die bestimmte Abschnitte von Proteinen erkennen und an diese binden. Schweitzer und Wittmeyer haben mit Antikörpern gegen Hühnerkollagen, Kuhelastin und Straußenhämoglobin nach ähnlichen Molekülen im Dinosauriergewebe gesucht. Auf einer Paläontologiekonferenz im Oktober 2005 präsentierte Schweitzer erste Beweise dafür, dass sie echte Dinosaurierproteine in ihren Proben entdeckt hat.
Weitere Entdeckungen im vergangenen Jahr haben gezeigt, dass die Entdeckung von Weichgewebe in B. rex nicht nur ein Zufall war. Schweitzer und Wittmeyer haben jetzt in einem anderen T. rex, in einem Theropoden aus Argentinien und in einem 300.000 Jahre alten Wollmammutfossil wahrscheinliche Blutgefäße, knochenbildende Zellen und Bindegewebe gefunden. Schweitzers Arbeit zeigt, „dass wir den Zerfall wirklich nicht verstehen“, sagt Holtz. "Es gibt eine Menge wirklich grundlegender Dinge in der Natur, über die die Leute nur Vermutungen anstellen."
Die Kreationisten der jungen Erde betrachten Schweitzers Werk auch als revolutionär, aber auf ganz andere Weise. Sie griffen Schweitzers Arbeit zum ersten Mal auf, nachdem sie 1997 einen Artikel für die populärwissenschaftliche Zeitschrift Earth über mögliche rote Blutkörperchen in ihren Dinosaurierproben verfasst hatte. Die Zeitschrift Creation behauptete, Schweitzers Forschung sei „ein aussagekräftiges Zeugnis gegen die ganze Idee von Dinosauriern, die vor Millionen von Jahren lebten. Es spricht Bände für den Bericht der Bibel über eine jüngste Schöpfung. “
Das macht Schweitzer verrückt. Geologen haben festgestellt, dass die Hell-Creek-Formation, in der B. rex gefunden wurde, 68 Millionen Jahre alt ist, ebenso wie die darin begrabenen Knochen. Sie ist entsetzt, dass einige Christen ihr vorwerfen, die wahre Bedeutung ihrer Daten zu verbergen. "Sie behandeln dich wirklich schlecht", sagt sie. „Sie verdrehen deine Worte und manipulieren deine Daten.“ Wissenschaft und Religion stehen für sie für zwei unterschiedliche Sichtweisen auf die Welt. Die Hand Gottes anzurufen, um natürliche Phänomene zu erklären, verstößt gegen die Regeln der Wissenschaft. Schließlich, sagt sie, fragt Gott nach Glauben, nicht nach Beweisen. „Wenn Sie all diese Beweise und Beweise dafür haben, dass Gott existiert, brauchen Sie keinen Glauben. Ich denke, er hat es so entworfen, dass wir seine Existenz niemals beweisen können. Und ich finde das echt cool. “
Per Definition gibt es eine Menge, die Wissenschaftler nicht kennen, weil der springende Punkt der Wissenschaft darin besteht, das Unbekannte zu erforschen. Da Schweitzer sich darüber im Klaren ist, dass Wissenschaftler nicht alles erklärt haben, lässt er Raum für andere Erklärungen. "Ich denke, dass wir immer klug sind, bestimmte Türen offen zu lassen", sagt sie.
Doch Schweitzers Interesse an der langfristigen Erhaltung von Molekülen und Zellen hat eine jenseitige Dimension: Gemeinsam mit NASA-Wissenschaftlern sucht sie nach Beweisen für ein mögliches vergangenes Leben auf dem Mars, dem Saturnmond Titan und anderen Himmelskörpern. (Wissenschaftler gaben in diesem Frühjahr beispielsweise bekannt, dass Saturns kleiner Mond Enceladus offenbar flüssiges Wasser hat, eine wahrscheinliche Voraussetzung für das Leben.)
Die Astrobiologie ist einer der verrücktesten Zweige der Biologie, der sich mit Leben befasst, das möglicherweise existiert oder nicht existiert und möglicherweise oder möglicherweise keine erkennbare Form annimmt. "Für fast alle, die an NASA-Sachen arbeiten, sind sie einfach im Schweinehimmel und arbeiten an astrobiologischen Fragen", sagt Schweitzer. Ihre NASA-Forschung beinhaltet die Verwendung von Antikörpern, um an unerwarteten Orten nach Lebenszeichen zu suchen. „Für mich ist es das Mittel zum Zweck. Ich möchte wirklich etwas über meine Dinosaurier wissen. “
Zu diesem Zweck verbringt Schweitzer mit Wittmeyer Stunden vor Mikroskopen in dunklen Räumen. Für einen Montanan in der vierten Generation ist sogar das relativ entspannte Raleigh eine große Stadt. Sie erinnert sich sehnsüchtig daran, zu Pferd in Montana nach Feldern Ausschau zu halten. "Paläontologie mit dem Mikroskop ist nicht so lustig", sagt sie. "Ich würde viel lieber draußen herumtollen."
„Meine Augäpfel sind einfach nur absolut gebraten“, sagt Schweitzer, nachdem er stundenlang durch die Okulare des Mikroskops auf glühende Gefäße und Kleckse geblickt hat. Man könnte es den Preis nennen, den sie dafür zahlt, dass sie nicht typisch ist.
