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Bildartikel: Biokonserve Bernstein

Fossiles Harz hat eingeschlossene kleine Tiere und Pflanzenteile mitunter so gut erhalten, daß selbst Erbgutanalysen möglich sind. Besonders reich an solchen Inklusen ist der dominikanische Bernstein aus dem mittleren Tertiär.

Vor 25 Millionen Jahren tobte ein Hurrikan an einer mittelameri- kanischen Küste und verwüstete einen hohen Wald. Aus den Aststümpfen und zerborstenen Stämmen von Laubbäumen der tropischen Gattung Hymenaea quoll gelbes Harz; viele Organismen blieben daran kleben, und manche wurden gänzlich eingeschlossen. Auch eine Termite, die in morschem Holz Brutgänge bohrte, fiel dem zähen Saft zum Opfer. Bald war sie mit Terpenen und anderen Inhaltsstoffen durchsetzt, die das Wasser in ihrem Körper verdrängten und Bakterien abtöteten.

Luft, Licht und Sonnenwärme wirkten auf das Harz ein. Die langen Fadenmoleküle aus Kohlenstoffverbindungen vereinigten sich immer inniger. Schließlich fiel der erhärtete Tropfen zu Boden, gemeinsam mit einer Unzahl anderer.

Jahre später riß eine Sturmflut ihn mit den toten Stämmen ins Flachmeer, wo er langsam in einer Lagune unter Sedimenten verschwand. Der Druck vieler solcher Schichten machte aus dem Holz in Jahrmillionen Kohle und aus dem weichen, duftenden Harz eine harte, chemisch inerte, geruchlose Substanz, die sich zwar noch entzünden oder elektrisch aufladen ließ, mit organischen Lösungsmitteln aber nicht mehr leicht reagierte.

Nach langer Zeit hoben tektonische Kräfte die Schichten 1000 Meter hoch an. Der Tropfen befand sich nun in einem der steilen Küstenberge der Antillen-Insel Hispaniola.

Als dort in der Dominikanischen Republik vor einigen Jahren ein Bernsteingräber neue Fundstellen suchte, stieß er auf die Kohleader, die ein kleiner Erdrutsch freigelegt hatte. Er grub darin, bis er nach einigen Stunden auf die erhofften unansehnlichen Klumpen stieß. Geschickt schlug er bei einem mit der Machete von der verunreinigten und korrodierten Außenschicht einen Span ab – und wie durch ein Fenster erblickte er im gelbgläsern schimmernden Bernstein die große Termite mit ausgestreckten Beinen und leicht abgespreizten Flügeln.

So oder ähnlich haben sich die Geschichten vieler der Bernsteinbrocken abgespielt, die ich mit meinen Kollegen im Amerikanischen Naturhistorischen Museum in New York untersuche. Bis vor nicht einmal 20 Jahren wußte die Welt vom dominikanischen Bernstein allerdings so gut wie nichts. Außer wenigen Experten und Liebhabern ahnte niemand, daß fossile Harze nicht nur an der Ostsee vorkommen, wo sie schon in vorhistorischer Zeit gesammelt wurden; in Preußen waren zeitweise Besitz und Handel des "deutschen Goldes" bei Todesstrafe zum Staatsmonopol erklärt. Aus der sogenannten blauen Erde gewann man Mitte des 19. bis Mitte des 20. Jahrhundert bis zu 500 Tonnen jährlich.

Als Mitte der siebziger Jahre ein Deutscher in der dominikanischen Hauptstadt Santo Domingo Bernstein auf dem Markt erstand, den die Einheimischen damals in geringen Mengen für den Eigenbedarf verarbeiteten, stieß er in Deutschland auf völligen Unglauben, vor allem auch bei Bernsteinhändlern. Zwar hatte ein Geologe des Staatlichen Museums für Naturkunde in Stuttgart Anfang des Jahrhunderts auf der Karibikinsel beobachtet, daß Waldarbeiter mit großen Stücken des fossilen Harzes ein ätherisch duftendes Feuer entfachten, doch war das in Vergessenheit geraten.

Erst der Paläontologe und Entomologe Dieter Schlee, ebenfalls Mitarbeiter dieses Museums, erkannte die Bedeutung des Fundes. Er hat in den letzten zwanzig Jahren in Stuttgart eine der weltweit bedeutendsten Sammlungen angelegt, die in einer ständigen Ausstellung präsentiert wird und Bernstein aus allen Fundregionen der Erde zeigt.

Das Interesse dieses einen Forschers hat auch dazu beigetragen, daß der dominikanische Bernstein heute kommerziell in größerem Umfang abgebaut wird: Als Schlee darin Mitte der siebziger Jahre bestens erhaltene Fossilien entdeckte und solche Stücke für das Museum aufkaufte, gerieten der Handel und mit ihm der Bernsteingewinn auf Hispaniola in Schwung; für den karibischen Staat ist dies noch immer eine wichtige Devisenquelle. Über längere Zeit gelang es dem Stuttgarter Museum, viele der bedeutendsten Funde zu erwerben. Erst nach Jahren wurden auch die großen naturkundlichen Institutionen in den USA darauf aufmerksam, so daß inzwischen das New Yorker Museum viele eindrucksvolle, kostbare Stücke besitzt.

Bald stellte sich heraus, daß dieser tropische Bernstein, der 20 bis etwa 40 Millionen Jahre alt sein dürfte, wesentlich fossilienreicher ist als der baltische und deshalb für die Paläontologie eine Sensation ( Bilder 3 und 6 sowie Seiten 84 und 85). Das dominikanische Harz härtete offenbar schneller und klarer als der vermutlich 40 bis 50 Millionen Jahre alte Bernstein aus dem Ostseeraum, der oft beim Auffinden durch unzählige mit eingeschlossene Wassertröpfchen milchig trüb ist und dann erst durch technische Manipulation geklärt wird. Die verwundeten Bäume ließen nämlich mit dem Harz, das den Harzkanälen entströmte, aus ihren Leitungsbahnen auch viel Wasser ausfließen, das sich chemisch mit dem Harz nicht verband; je nach dessen Zusammensetzung und wahrscheinlich auch durch Hitzeeinwirkung, etwa durch Besonnung, kann das Wasser später ausgepreßt worden sein – so wohl beim dominikanischen Bernstein, der oft klar durchscheinend ist.

Dessen auffallend viele Einschlüsse – Inklusen – sind sicherlich auf besondere Klima- und Umweltbedingungen und die tropische Fauna zurückzuführen. Vielleicht spielte aber auch mit, daß die Harze der Laubbäume, von dem dieser Bernstein vermutlich stammt (konserviert sind darin unter anderem Blätter und Borkenstücke sowie harzdurchsetztes, kohliges Holz), andere Eigenschaften hatten als die der Nadelbäume Südskandinaviens, die mutmaßlich den Ostsee-Bernstein hervorbrachten (der – sehr selten – Fichtennadeln enthält).

Solche tropischen Bäume produzieren auch heute noch Harze, die an der Luft rasch erhärten; sie werden bereits nach wenigen Jahrzehnten als Kopal gewonnen. Dieser Substanz fehlen allerdings noch die chemischen Eigenschaften des Bernsteins, die er erst durch die Fossilisation gewinnt. Zum Beispiel lösen sie sich leicht in Alkohol.

Zu den interessanten Tiergruppen, über deren Evolution der dominikanische Bernstein Aufschluß brachte, gehören die Termiten. Bereits vor etwa 20 Millionen Jahren, so konnte Schlee gleich zu Beginn seiner Untersuchungen belegen, gab es bei diesen Insekten Kasten, außer Arbeitern beispielsweise unterschiedlich gerüstete Soldaten (zum Beispiel welche mit kräftigen Beißkiefern, welche mit Stangen zum Zerschlagen von Feinden, wieder andere mit einer Art Leimspritze an der Stirn, die wie eine Nase aussieht); demnach hatten sie damals schon hochentwickelte soziale Staaten.

An einem ursprünglichen Termitentyp, der Art Mastotermes electrodominicus (siehe auch das Titelbild), konnten meine Kollegen und ich die entwicklungsgeschichtlichen Bezüge zu anderen Insekten erforschen. Verwandte der Gattung Mastotermes waren vor 130 bis vor 30 Millionen Jahren weltweit verbreitet, wie Fossilien in Gesteinen und Bernstein aus aller Welt zeigen. Heute lebt nur noch eine Art, die Darwin-Termite (M. darwiniensis) in Australien.

Die Termiten sind in bestimmten anatomischen Merkmalen den Schaben ähnlich. So war es verlockend, anhand von Fossilien auch genetische Vergleiche anzustellen. Dies gelang zusammen mit Rob DeSalle, Ward Wheeler und John Gatesy, die an meinem Museum im Laboratorium für molekulare Systematik arbeiten.

Tierische und pflanzliche Gewebe sind in dominikanischem Bernstein oft bis in die mikroskopischen Strukturen vorzüglich erhalten (Bilder 2 und 5). Sie sind dann vollkommen trocken, aber rätselhafterweise nicht geschrumpft. Durch den Wasserentzug blieben offenbar selbst DNA-Sequenzen ziemlich intakt. Als wir nämlich ein Bernsteinstück mit einer 25 Millionen Jahre alten Termite vorsichtig öffneten, fanden wir Muskelgewebe und in den Zellen Mitochondrien: DNA-haltige Organellen für die Energiegewinnung, mit deren Erbmaterial man vielfach schon Stammbaumanalysen gemacht hat. Wir konnten daraus recht große DNA-Molekülfragmente gewinnen. So gelang es, von Genen für ribosomale DNA (an den Ribosomen werden die Proteine synthetisiert) Abschnitte der 18s- und 16s-Untereinheiten zu isolieren und die Sequenzen der Bausteine zu bestimmen. Diese Folgen verglichen wir mit Sequenzen von heutigen Termiten sowie von damit verwandten Schaben und Fangschrecken.

Den Analysen zufolge war die äußere Ähnlichkeit von Mastotermes electrodominicus mit Schaben lediglich ein täuschendes Relikt ihrer gemeinsamen Abstammung, denn beider Linien hatten sich offenbar schon länger getrennt. Vielmehr war die fossile Mastotermes-Art mit der heutigen nahe verwandt, und beide stehen den modernen Termiten nahe. Ein DNA-Bruchstück für die 16s-Untereinheit, das 100 Basenpaare lang war, unterschied sich von dem entsprechenden der Darwin-Termiten lediglich in neun der Paare. Aufgrund dieser Befunde entwarfen wir einen genaueren Stammbaum der kompletten Gruppe (Bild 4).

Der Erfolg dieser Studie ermutigte zu weiteren ähnlichen. Inzwischen hat man Abschnitte des Erbmaterials einer Anzahl dominikanischer Bernsteinfossilien untersucht, beispielsweise von Taufliegen, einer stachellosen Biene (Bild 5), einer Waldschnake, einer Pilzmücke und von verschiedenen Blattkäfern.

An anderen Orten ist noch wesentlich älterer Bernstein mit Einschlüssen gefunden worden, so im Libanon. Daraus haben 1993 Raul Cano und seine Kollegen von der Polytechnischen Staatsuniversität von Kalifornien in San Luis Obispo 125 Millionen Jahre alte DNA eines Getreidekäfers sequenziert; dies dürfte die derzeit älteste untersuchte Erbsubstanz sein.

Besonders interessiert heute Bernstein aus der Kreidezeit von vor 140 bis vor rund 65 Millionen Jahren, an deren Ende die letzten Dinosaurier ausstarben, weil sich damals die Flora und Fauna stark veränderten. In dieser Ära erschienen die heute weithin landschaftsbestimmenden bedecktsamigen Blütenpflanzen und viele der jetzigen Insektenordungen – Ameisen, Termiten, Bienen, Schmetterlinge und Käfer – wie auch andere Tiere, die sich parallel zu dieser Pflanzenwelt entwickelt haben.

Ein bedeutender Fundort für sehr alten Bernstein in Amerika wurde erst vor fünf Jahren entdeckt, in New Jersey. Er enthält beachtliche Fossilien aus der Oberkreide, aus der Zeit von vor 94 bis 90 Millionen Jahren (Bild 7). So ist man auf eine Vogelfeder gestoßen, die das derzeit früheste Zeugnis für Vögel auf dem amerikanischen Kontinent ist. Ähnliche Rekordfossilien sind die älteste echte Biene und die älteste Ameise. Gleichermaßen singulär ist unser Fund einer Blütenanlage, die von der ursprünglichsten bekannten Eiche stammt.

Für Paläontologen und Molekulargenetiker bieten Bernsteinfossilien, die man bereits an vielen Orten der Welt gefunden hat, mithin unvergleichliche Einblicke in das Tertiär und sogar in die Kreidezeit. Dank des wohl besten aller natürlichen Konservierungsmittel geben sie Zeugnis von entscheidenden Epochen der biologischen Evolution.

Literaturhinweise

- Bernstein – ein Schatz an unseren Küsten. Entstehung – Gewinnung – Verarbeitung. Von Klaus Rudat. Husum Druck- und Verlagsgesellschaft, 3. Auflage 1993.

– Bernstein. Fossile Harze weltweit. Von Günther und Brigitte Krumbiegel in: Fossilien, Sonderband 7, 1994.

– Die fossilen Spinnen im Dominikanischen Bernstein. Von Jörg Wunderlich. Rowohlt, Verlagsabteilung Wunderlich, Reinbek 1988.

– Der Bernsteinwald. Paläo-Umwelt im Bernsteinstück. Von Dieter Schlee. Staatliches Museum für Naturkunde, Stuttgart 1986.

– Das Bernstein-Kabinett. Von Dieter Schlee. Stuttgarter Beiträge zur Naturkunde, Serie C, Heft 28, Staatliches Museum für Naturkunde, Stuttgart 1990.

– Amber: Window to the Past. Von David A. Grimaldi. Harry N. Abrams/Times Mirror, New York 1996.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 6 / 1996, Seite 80
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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