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Lexikon der Biologie: Präparationstechniken

Präparationstechniken, in der Biologie Maßnahmen zur möglichst lebensgetreuen Erhaltung von Form, Struktur und Färbung sowohl mikroskopischer (mikroskopische Präparationstechniken) wie auch makroskopischer biologischer Objekte, Organe, Organsysteme, ganzer Organismen oder tierischer und pflanzlicher Produkte, z.B. Eier, Samen, Nester, Kotballen usw. zu Demonstrations- und Forschungszwecken. Pflanzen oder Pflanzenteile werden gewöhnlich nach schonender (farberhaltender!) Trocknung durch Pressen zwischen Filterpapieren auf Papier aufgeklebt (Herbarium). Als aufwendigere, aber besonders gut form- und farberhaltende Trocknungs- und Konservierungsmethode (Konservierung) hat sich die Gefriertrocknung und anschließende Plastifizierung, die Durchtränkung mit plastischen Kunstharzen, bestens bewährt, im Grunde eine Mumifikation unter besonders schonenden Bedingungen. In zunehmendem Maße wird sie auch zur Präparation von Tieren, vor allem von Wirbellosen, aber auch von kleineren Wirbeltieren (Fischen, Amphibien, Reptilien) angewandt und ersetzt so großenteils die sog. Flüssigkeitspräparate, das Aufbewahren der betreffenden Objekte in Konservierungslösungen (Formalin, Alkohol), oder die Eingießpräparate, das Einbetten der Objekte in glasklare Gießharzpräparate (Polystyrol, Methacrylate, Plexiglas). Wirbellose mit einem Außenpanzer (Insekten, Krebse) sollten möglichst vor der Trocknung in natürlicher Haltung und unter Darbietung ihrer typischen Artmerkmale auf einem Spannbrett aufgespannt werden. Die Gefriertrocknung macht die sonst bei größeren Objekten vor der Trocknung notwendige Entfernung der Eingeweide und das Ausstopfen der Leibeshöhle unnötig. Allerdings sind solche Trockenpräparate überaus zerbrechlich und zudem feuchtigkeitsempfindlich. Widerstandsfähigere und ganz besonders lebensechte Präparate vor allem von weichhäutigen Wirbellosen, auch von Fischen, Amphibien, Reptilien und gar kleineren Säugetieren, ebenso von manchen Pflanzen (Moosen, Flechten) und Pilzen für anatomische und embryologische Demonstrationssammlungen auch von Organen, Organsystemen, ganzen Körperquerschnitten und von Wirbeltierembryonen erhält man neuerdings auch durch die sog. Plastination, das völlige Durchtränken der Objekte mit farblosen, plastischen Kunstharzen (z.B. Siliconen), eventuell nach vorheriger Injektion farbiger Kunstharzpolymerisate in die Gefäße zur Erhaltung der natürlichen Färbung durchbluteter Gewebe. Hierzu werden die zuvor gefriergetrockneten Objekte zuerst mit einem organischen Zwischenmedium (Aceton, Xylol) getränkt, das dann in einer Vakuumkammer allmählich gegen unpolymerisiertes Kunstharz ausgetauscht wird, zu dessen Polymerisation die silicondurchtränkten Objekte dann anschließend längere Zeit in einer Polymerisationskammer den Dämpfen eines leichtflüchtigen Polymerisators ausgesetzt werden. Auf diese Weise behalten vor allem weichhäutige Oberflächen und Gewebsanschnitte ihre natürliche Beschaffenheit und Plastizität, und die Präparate werden gegen Außeneinwirkungen nahezu inert. Größere Säuger und Vögel lassen sich jedoch kaum insgesamt trocknen und durchtränken und müssen ausgestopft werden (Stopfpräparate). Dazu werden sie nach genauer Vermessung abgebalgt (Balg); Fell oder Federkleid werden auf übliche Weise gegerbt (gerben) und über einen aus Draht, Gips und Watte nachmodellierten Körper gezogen. Eine spezielle Darstellung des Binnenskeletts besonders von Wirbeltierembryonen oder -feten bis zur Größe einer Maus läßt sich an Aufhellungspräparaten erzielen. Hierzu werden die Objekte nach einer Konservierung in verdünntem Alkohol oder Formol entweder mit einer Flüssigkeit von gleichem Brechungsindex wie die Gewebe (Methyl- oder Benzylbenzoat) völlig durchtränkt oder durch längeres Einlegen in 2%ige Kalilauge (KOH) transparent gemacht und später im Aufhellungsmedium oder – bei KOH-Aufhellung – in Glycerin aufbewahrt. Nach vorheriger differentieller Totalfärbung mit Toluidinblau (Knorpelfärbung; Toloniumchlorid) und Alizarinrot (verkalkte Knochen; Alizarin) läßt sich so der Verkalkungsgrad des fetalen Skeletts selektiv darstellen. Von Hohlraumsystemen (Gefäßsystemen, Kapillarnetzen, Hirnventrikeln) kann man Ausgußpräparate oder Korrosionspräparate herstellen, indem man erhärtende – eventuell für Venen, Lymphbahnen und Arterien unterschiedlich gefärbte – Kunstharze unter Druck injiziert und nachträglich die umgebenden Gewebe wegätzt (korrodiert). Hartsubstanzen (Knochen, Chitinpanzer) werden durch Ausfaulen oder enzymatisches Abdauen (Mazeration) anhaftender Weichgewebe, anschließendes Entfetten in organischen Lösungsmitteln und abschließendes Bleichen in Wasserstoffperoxid präpariert. Präparate tierischer Produkte (Vogel- und Reptilieneier, Nester, Kotballen) schließlich werden nach Entfernen verwesungsfähiger Anteile (Ausblasen von Eiern) getrocknet aufgehoben. Alle nicht in Konservierungsmitteln aufbewahrten, in Harze eingegossenen oder plastinierten Objekte müssen durch Injektion von Konservierungsmitteln oder Bestäuben mit Giften vor nachträglicher Zersetzung oder Schädlingsfraß geschützt werden.

Präparation in der Paläontologie:

Als Präparation oder Aufbereitung bezeichnet man in der Paläontologie die möglichst unbeschädigte Freilegung aus dem Gestein und anschließende Konservierung von Fossilien aller Art unter Bewahrung aller vorhandenen Einzelheiten und Strukturen mit unterschiedlichen chemischen, physikalischen oder mechanischen Verfahren. Verbreitete chemische Verfahren sind u.a. die Gesteinsauflösung mit Wasserstoffperoxid, Ätzverfahren mit Essigsäure, Monochloressigsäure, Phosphorsäure, Salzsäure, Salpetersäure und Flußsäure sowie Natron- und Kalilauge in fester Form. An physikalischen Methoden werden Bürsten (Kunststoffe, Stahl, Messing), Sandstrahlgebläse (Sand, Glaspulver, Calcit, Mehl), Ultraschall, Erhitzen und Ausglühen, Gefrieren, Zerfall durch abwechselndes Trocknen und Befeuchten, Salzsprengung mit Glaubersalz, Benzinsprengung oder neuerdings Laserstrahlen (Laser) angewandt. Mechanische Verfahren umfassen die Behandlung mit Gesteinssägen, feinsten Präpariernadeln, Zahnarztbohrern, Glasfaserradierern, Skalpellen, Meißeln bis hin zu Preßluftbohrern und Sprengstoff zum Zerkleinern harter Konkretionen. Oftmals reichert man bei der mikropaläontologischen Präparation kleinere (Mikrofossilien) bis Nannofossilien durch Zerkleinern des Gesteins, Auswaschen, Sieben, Auslesen und Zentrifugieren unter Entfernung der anorganischen Gesteinsbestandteile an. Ferner gehören hierzu Ab- und Ausgüsse aller Art (Gips, Polyesterharze, Silicon, Latex), die Anfertigung von An- und Dünnschliffen sowie sog. „Folienabzüge“, bei denen die Gesteins- und Fossilstruktur durch Anlösen mit Aceton auf spezielle Kunststoffolien („Triafol“) übertragen werden. Bei der Konservierung wird gegen den drohenden Zerfall entweder mit Lacken oder Polyesterharzen gehärtet, oder die Fossilien müssen gegen Feuchtigkeit und Luft-Sauerstoff dicht abgeschlossen werden (z. B. im Vakuum mit einer Mischung aus Paraffin und Bienenwachs). Letzteres betrifft vor allem Fossilien, welche die Minerale Pyrit und Markasit (FeS2) enthalten. Bei ihnen findet eine Autoxidation des FeS2 durch Feuchtigkeit und Luftsauerstoff zu Alaun sowie schwefliger Säure und Schwefelsäure statt. Dies verursacht vor allem in alten Sammlungen den Zerfall wertvoller paläontologischer Bestände und das Zerfressen der Sammlungsetiketten. Auch Knochen quartärer Wirbeltiere müssen in der Regel gegen Zerfall geschützt werden, wenn sie nicht hinreichend mineralisiert wurden, insbesondere solche aus Sanden. Vor allem größere Vierfüßerskelette, deren Einzelknochen man zerstreut im Gestein vorfand, werden nach deren Freilegung oft als Skelettmontage (Rekonstruktion) aufgestellt. – Die Transferpräparation überträgt Reste aus dem Abdruck in das Positiv oder ein Fossil aus einem nicht erfolgreich zu konservierenden Gestein in Kunstharz (z.B. bei den meisten Fossilien aus Messel). Zum Kleben zerbrochener Fossilien setzt man heute vom Holzleim über diverse Polyesterharze auch die sog. Sekunden- oder Atomkleber ein. Zur Präparation gehört ebenso das Auslesen von mikropaläontologischen Proben unter dem Mikroskop bzw. die Isolierung einzelner Organismengruppen. Seit einigen Jahrzehnten werden komplizierte Skelette von Fossilien in plattigem Gesteinen vor der Präparation mit Röntgenstrahlen untersucht, um äußerlich nicht sichtbare feinere Details vorher zu erkennen, z.B. bei Fossilien aus dem Hunsrückschiefer oder aus Solnhofen. Für rasterelektronenmikroskopische (Rasterelektronenmikroskop) Untersuchungen werden die Präparate vorher mit Kohlenstoff, Gold oder Palladium bedampft. Jeder Fundort und jede Art der paläontologischen Untersuchung erfordern jeweils die Erprobung und den Einsatz spezieller Präparationsmethoden. Eine neue Präparationsmethode kann dabei zu sensationell neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen verhelfen. Paläontologie.

P.E./W.R.

Lit.: Adam, K.D. (Hrsg.): Fossilien sammeln, bergen, präparieren, konservieren, magazinieren, austellen. Museumsmagazin, 1, S. 1–147, Stuttgart 1983. Kummel,B., Raup, D. (Hrsg.): Handbook of paleontological techniques. San Francisco/London 1965. Richter, A.E.: Handbuch des Fossiliensammlers. Stuttgart 1981. Wissing, F.-N., Herrig, E.: Arbeitstechniken der Mikropaläontologie. Stuttgart 1998.

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