Von Dagmar Röhrlich
Nichts übertrifft ihre Vielfalt: Mehr als 900.000 Insektenarten haben die Biologen bis heute beschrieben - und diese Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Aber: Niemand weiß, warum diese Tiergruppe im Lauf der Erdgeschichte diese enorme Vielfalt entwickelt hat. Leider geben zarte Insektenkörper keine guten Fossilien ab: Zu schnell werden sie von dem Sediment, in das sie eingebettet werden, zerdrückt und zerrieben. Eine Ausnahme gibt es allerdings: den Bernstein. Allerdings ließen sich mit den bislang zur Verfügung stehenden Mikroskopiertechniken die für die systematische Einordnung entscheidenden Details - wie etwa die Stellung von feinen Härchen auf dem Körper - nicht präzise genug entschlüsseln. Jetzt haben Bonner Forscher eine Methode aus der Materialprüfung von Computerchips für sich entdeckt: die Laser-Scan-Mikroskopie.
Unter dem Lasermikroskop liegt ein Stück baltischen Bernsteins mit einer 40 Millionen Jahre alten Fliege darin. Paläontologie-Professor Jes Rust von der Universität Bonn erklärt die Funktionsweise des Geräts:
Dieser Laser wird eingespiegelt in den Lichtweg des Mikroskops und geht durch das Objektiv hindurch in das Objekt und fährt dann durch das Objekt durch. Und das in verschiedenen Tiefenebenen. Das heißt, was wir haben, ist dann letztendlich ein dreidimensional gestapeltes Bild am Bildschirm, was dann gedreht werden kann. Das heißt, wir können das animieren, da sie dann wie ein kleiner Film aus.
Das Resultat: Auf dem Computerbildschirm taucht der Fliegenkopf in surrealistisch anmutender Größe auf.
Was hier abgebildet wird, das ist eigentlich die Grenzschicht des ehemaligen Insekts mit dem Bernstein. Das heißt, im Grunde ist die Fliege nicht wirklich da, sondern es ist ein Hohlraum, der innen mit einer hauchdünnen organischen Schicht ausgekleidet ist. Das kann man sich wie eine blattgolddicke Kohlerflitter vorstellen. Das kleidet die Innenseite dieses Hohlraums aus.
Zunutze macht man sich die fluoreszierenden Eigenschaften des Bernsteins. Diese Fluoreszenz ist an der Grenzfläche zwischen Hohlraum und Bernstein besonders stark. Mit Hilfe des Lasermikroskops lassen sich so Vergrößerungen um das Tausendfache erzielen, statt - wie bisher - maximal das 150fache. Dazu Jes Rust:
Das wird sehr, sehr fein abgebildet, wir sind also hier im Stande, einzelne Kristallkegel aus dem Auge oder einzelne Haare darzustellen - das ist etwas, was mit konventioneller Lichtmikroskopie am Bernstein bislang überhaupt nicht möglich gewesen ist.
Manchmal sind sogar Muskeln im Abdruck erhalten, oder Tracheen, die kleinen Gänge im Atmungssystem der Insekten. Bei 40 bis 50 Millionen Jahre alten Fossilien liefert das ungewöhnliche Einblicke, die sich direkt mit denen der Biologie vergleichen lassen. Das hochgenaue räumliche Bild öffnet den Paläontologen neue Welten.
Was wir uns hier zu Nutze machen können, ist, dass wir allerfeinste Strukturen sehr detailliert untersuchen können, das macht man an heute lebenden Tieren am Rasterelektronenmikroskop.
Das erste große Forschungsobjekt werden Zuckmücken und Köcherfliegen aus dominikanischem Bernstein sein. Diese wasserliebende Insektengruppen waren und sind ökologisch besonders wichtig. Mit ihrer Hilfe könnte die Lebenswelt vor 20 Millionen Jahren wiedererstehen. Wie hat sich die Tierwelt damals verändert: Welchen Einfluss hatte die Klimaentwicklung, welchen die Abwanderungen von Organismen in andere Lebensräume. Mit diesen Hinweisen hoffen die Forscher der Antwort auf die Frage näher zu kommen, warum und wie sich die tropische Insektenvielfalt entwickelt hat.
Nichts übertrifft ihre Vielfalt: Mehr als 900.000 Insektenarten haben die Biologen bis heute beschrieben - und diese Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Aber: Niemand weiß, warum diese Tiergruppe im Lauf der Erdgeschichte diese enorme Vielfalt entwickelt hat. Leider geben zarte Insektenkörper keine guten Fossilien ab: Zu schnell werden sie von dem Sediment, in das sie eingebettet werden, zerdrückt und zerrieben. Eine Ausnahme gibt es allerdings: den Bernstein. Allerdings ließen sich mit den bislang zur Verfügung stehenden Mikroskopiertechniken die für die systematische Einordnung entscheidenden Details - wie etwa die Stellung von feinen Härchen auf dem Körper - nicht präzise genug entschlüsseln. Jetzt haben Bonner Forscher eine Methode aus der Materialprüfung von Computerchips für sich entdeckt: die Laser-Scan-Mikroskopie.
Unter dem Lasermikroskop liegt ein Stück baltischen Bernsteins mit einer 40 Millionen Jahre alten Fliege darin. Paläontologie-Professor Jes Rust von der Universität Bonn erklärt die Funktionsweise des Geräts:
Dieser Laser wird eingespiegelt in den Lichtweg des Mikroskops und geht durch das Objektiv hindurch in das Objekt und fährt dann durch das Objekt durch. Und das in verschiedenen Tiefenebenen. Das heißt, was wir haben, ist dann letztendlich ein dreidimensional gestapeltes Bild am Bildschirm, was dann gedreht werden kann. Das heißt, wir können das animieren, da sie dann wie ein kleiner Film aus.
Das Resultat: Auf dem Computerbildschirm taucht der Fliegenkopf in surrealistisch anmutender Größe auf.
Was hier abgebildet wird, das ist eigentlich die Grenzschicht des ehemaligen Insekts mit dem Bernstein. Das heißt, im Grunde ist die Fliege nicht wirklich da, sondern es ist ein Hohlraum, der innen mit einer hauchdünnen organischen Schicht ausgekleidet ist. Das kann man sich wie eine blattgolddicke Kohlerflitter vorstellen. Das kleidet die Innenseite dieses Hohlraums aus.
Zunutze macht man sich die fluoreszierenden Eigenschaften des Bernsteins. Diese Fluoreszenz ist an der Grenzfläche zwischen Hohlraum und Bernstein besonders stark. Mit Hilfe des Lasermikroskops lassen sich so Vergrößerungen um das Tausendfache erzielen, statt - wie bisher - maximal das 150fache. Dazu Jes Rust:
Das wird sehr, sehr fein abgebildet, wir sind also hier im Stande, einzelne Kristallkegel aus dem Auge oder einzelne Haare darzustellen - das ist etwas, was mit konventioneller Lichtmikroskopie am Bernstein bislang überhaupt nicht möglich gewesen ist.
Manchmal sind sogar Muskeln im Abdruck erhalten, oder Tracheen, die kleinen Gänge im Atmungssystem der Insekten. Bei 40 bis 50 Millionen Jahre alten Fossilien liefert das ungewöhnliche Einblicke, die sich direkt mit denen der Biologie vergleichen lassen. Das hochgenaue räumliche Bild öffnet den Paläontologen neue Welten.
Was wir uns hier zu Nutze machen können, ist, dass wir allerfeinste Strukturen sehr detailliert untersuchen können, das macht man an heute lebenden Tieren am Rasterelektronenmikroskop.
Das erste große Forschungsobjekt werden Zuckmücken und Köcherfliegen aus dominikanischem Bernstein sein. Diese wasserliebende Insektengruppen waren und sind ökologisch besonders wichtig. Mit ihrer Hilfe könnte die Lebenswelt vor 20 Millionen Jahren wiedererstehen. Wie hat sich die Tierwelt damals verändert: Welchen Einfluss hatte die Klimaentwicklung, welchen die Abwanderungen von Organismen in andere Lebensräume. Mit diesen Hinweisen hoffen die Forscher der Antwort auf die Frage näher zu kommen, warum und wie sich die tropische Insektenvielfalt entwickelt hat.