Spannender Fund: DNA überdauert womöglich deutlich längere Zeiträume als bisher angenommen. Denn Forscher haben in Knorpelgewebe eines 75 Millionen Jahre alten Dinosaurier-Fossils nicht nur erstaunlich intakte Zellen und Chromosomen-ähnliche Gebilde entdeckt. Ihre chemischen Analysen deuten auch auf die Anwesenheit von Proteinresten und Erbgutmaterial innerhalb der Zellen hin. In dem Fossil aus der Kreidezeit könnten demnach noch DNA-Fragmente stecken.
Das Erbmaterial eines Lebewesen bleibt auch nach seinem Tod erhalten. Vor allem in Knochen und Zähnen kann die DNA konserviert bleiben – allerdings nicht für immer. Im Laufe der Zeit zerfällt das instabile Erbgutmolekül immer mehr. Nur unter ganz bestimmten Bedingungen bleiben Fragmente davon selbst über Jahrtausende hinweg erhalten. So haben Forscher bereits 400.000 Jahre alte DNA aus den Knochen eines Frühmenschen gewonnen. Und auch aus einem 700.000 Jahre im Permafrost konservierten Ur-Pferd wurde bereits Erbgut isoliert.
Diese und vergleichbare Funde haben jedoch eines gemeinsam: Sie sind unter eine Million Jahre alt. „Länger überdauert DNA nach gängiger Annahme nicht“, erklären Alida Bailleul von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking und ihre Kollegen. Umso spannender ist nun das, was die Wissenschaftler in Knochenfragmenten eines Dinosauriers entdeckt haben wollen: Sie glauben, in den fossilen Überresten auf Erbgutreste gestoßen zu sein.
Propidiumiodid eingefärbte Zelle – der rote Punkt deutet auf die Anwesenheit von DNA hin. © Science China Press
Gut erhaltene Zellen
Für ihre Studie untersuchten die Forscher eine Dino-Fundstelle in der sogenannten Two Medicine Formation in Montana. Dort wurde vor 75 Millionen Jahren ein ganzes Nest mit frisch geschlüpften Entenschnabelsauriern konserviert. Von den Jungtieren der pflanzenfressenden Art Hypacrosaurus stebingeri sind unter anderem Gliedmaßen und Schädelelemente erhalten, die das Team näher unter die Lupe nahm.
Besondere Aufmerksamkeit widmeten Bailleul und ihre Kollegen fossilem Knorpelgewebe an den Knochen – eigentlich, um etwas über das Wachstum der Dinos zu erfahren. Doch völlig unerwartet stellten sie dabei fest, dass in dem Gewebe noch einige besonders gut erhaltene Zellen vorhanden waren. Zwei Knorpelzellen waren sogar miteinander verbunden. Sie schienen sich in der Endphase der Zellteilung zu befinden, wie die Wissenschaftler berichten. Doch nicht nur das: Auch innere Zellstrukturen wie der Nucleus und Chromosomen-ähnliche Gebilde zeigten sich beim Blick durch das Mikroskop.
Reste originaler Proteine
„Ich konnte es kaum glauben. Mein Herz hörte fast auf zu schlagen“, sagt Bailleul. Angesichts dieser Überraschung kam bei der Forscherin und ihrem Team sofort eine spannende Frage auf: Galt der gute zelluläre Erhaltungszustand womöglich sogar für die molekulare Ebene? Sprich: Waren in dem Fossil vielleicht sogar noch DNA-Moleküle konserviert? Um dies herauszufinden, führten die Wissenschaftler eine Reihe von immunologischen und histochemischen Analysen durch.
Bei der Probe eines Saurier-Babys zeigte sich, dass die organische Matrix rund um den versteinerten Knorpel auf Antikörper gegen Kollagen II reagierte – einen wesentlichen Bestandteil des Knorpels aller Wirbeltiere. „Die Tests deuten darauf hin, dass in diesem Dinosaurier Reste originaler Knorpelproteine vorhanden sind“, erklärt Mitautorin Mary Schweitzer von der North Carolina State University in Raleigh. Auch Hinweise auf sogenannte Glykosaminoglykane lieferten die Ergebnisse demnach.
„Aufregende Ergebnisse“
Als nächstes führten die Forscher an einzelnen, isolierten Knorpelzellen Tests auf DNA durch. Spezielle Färbemittel, die spezifisch an DNA-Fragmente binden, ergaben bei einigen der 75 Millionen Jahre alten Zellen tatsächlich einen positiven Befund. Das bedeutet: Erbgutreste scheinen die Zeit überdauert zu haben.
Nach Ansicht von Bailleul und ihren Kollegen spricht dies dafür, dass das Erbgutmolekül deutlich länger konserviert werden kann als bisher gedacht. „Diese aufregenden Ergebnisse untermauern die wachsende Zahl von Hinweisen darauf, dass Zellen und einige ihrer Biomoleküle über lange geologische Zeiträume erhalten bleiben. Sie legen nahe, dass DNA Millionen Jahre überdauert“, konstatiert Bailleul.
Welche Voraussetzungen sind nötig?
Zwar müssen weitere Untersuchungen die neuen Erkenntnisse erst noch bestätigen. Schon jetzt schließen die Wissenschaftler aber aus, dass die DNA durch Kontamination in das Fossil geraten ist. „Dies ist in unserem Fall keine plausible Erklärung“, betonen sie. „Denn es gibt keinen Mechanismus, bei dem fremdes Erbmaterial durch eine intakte Membran ins Innere einer Zelle gelangen kann.“
Bailleul und ihre Kollegen hoffen, dass ihr Fund Forscher aus aller Welt dazu animiert, in weiteren urzeitlichen Fossilien nach Erbgutresten zu suchen. Auf diese Weise lässt sich womöglich auch klären, unter welchen Voraussetzungen Zellen und DNA so lange Zeiträume überdauern. Das Team vermutet, dass das Material im Zellkern ihres Dinosauriers in einem kondensierten Zustand vorlag – dies könnte zur Stabilität beigetragen haben. (National Science Review, 2020; doi: 10.1093/nsr/nwz206)
Quelle: Science China Press
