Die organische Phase (extrazelluläre Matrix, Osteozyten, Blutgefäße, Sharpey-Fasern) im Dinosaurierknochen: Chemische Zusammensetzung und Hypothesen zur Erhaltung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Christa E. Müller; Professor Dr. Thomas Tütken, seit 4/2023
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Pharmazie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 348043586

Knochen als hartes Gewebe versteinert gut und liefert den außerordentlich reichen Fossilienbericht der Wirbeltiere. Knochen ist ein Verbundmaterial aus einer anorganischen Phase (IP) von 70 Vol .-% und einer organischen Phase (OP) von 30 Vol .-%. Es ist seit langem bekannt, dass fossile Knochen neben ihrer Form auch ihre histologische Struktur bewahren. Im Lichtmikroskop gesehen wird die Knochenmatrix nicht stark von Fossilisation beeinflusst, da Kristallitmuster nicht diagenetisch verändert werden. Die wesentlichen Veränderungen während der Fossilisation müssen daher auf nanostruktureller Ebene stattfinden.Kürzlich wurde erkannt, dass OP in Knochen wie Osteozytenresten, Blutgefäßen und manchmal extrazellulärer Matrix und Knorpel durch vorsichtige Auflösung mit schwachen organischen Säuren aus gut mineralisiertem fossilem Dinosaurierknochen freigesetzt werden kann. Obwohl die Evidenz jetzt für das ursprüngliche Weichgewebe sprechen, erfordert die endogene OP-Konservierung aufgrund ihrer Bedeutung für den Fossilienbestand von Wirbeltieren eine weitere unabhängige Bestätigung.Zwei Jahrzehnte der Akquisition bilden die Grundlage für eine der weltweit umfangreichsten Sammlungen histologischer Proben fossiler Knochen im Labor des Antragstellers Sander. Während die meisten Proben gut erhalten sind, ist ein anderer Probensatz für dieses Projekt von besonderem Interesse. Dies sind Proben, die eine komplexe und ungewöhnliche diagenetische Vorgeschichte aufweisen, was häufig zu einer schlechten Erhaltung der Histologie führt. Diese Proben kommen verstreut über die gesamte Probenbasis vor, unabhängig vom geologischen Alter und der Sedimentumgebung.Wir beantragen hier die Fortsetzung des Projekts A2 der ersten Förderperiode der DFG-Forschungseinheit FOR 2685 „Fossilization“. Somit bleibt das übergeordnete Ziel des beantragten Projekts dasselbe, d.h. die Fossilisation von Knochen zu verstehen. Die Ziele für die zweiten Förderperiode werden daher durch die vier Hauptergebnisse der ersten Förderperiode motiviert: 1. Die Erhaltung des OP ist ein Standardmerkmal fossiler permineralisierter Knochen. 2. Die OP-Konservierung ist unabhängig vom geologischen Alter der Probe. 3. Die OP-Konservierung ist unabhängig von der Ablagerungsbedingungen der Probe. 4. OP, die aus fossilem permineralisiertem Knochen freigesetzt wird, ist wahrscheinlich endogen. In der zweiten Förderperiode wollen wir insbesondere drei neue Hypothesen testen: H1: Starke diagenetische Veränderung zerstört OP. H2: Eine starke diagenetische Veränderung zeigt physikalisch-chemische Randbedingungen der Knochenmineralisierung. H3: Häm wird in fossilem Knochen konserviert. Um diese und die früheren Hypothesen zu testen, werden wir modernste Analysemethoden aus der organischen Chemie (für OP und Häm) und der Mineralogie (für die IP- und diagenetische Phase, insbesondere in den “schlecht” erhaltenen Proben) verwenden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2685: Die Grenzen des Fossilberichtes: Analytische und experimentelle Ansätze zum Verständnis der Fossilisation
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Martin Sander, bis 3/2023