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Paläopathologie Teil IV: Was der Tod über das Leben verrät

Dr. Judith Pardo-Pérez ist Paläontologin und hat in ihrer Postdoc-Phase am SMNS u.a. an Pathologien jurassischer Ichthyosaurier geforscht.

Die Dino-Doc

Wenn ich mir als Kind im Museum die fossilen Überreste von Urzeittieren angeschaut habe, mitsamt allen Rissen und Kratzern, habe ich mich immer gefragt: „Was haben die eigentlich ohne einen Tierarzt gemacht, der sie heilen konnte?“ Heute bin ich Paläontologin und forsche über Krankheiten ausgestorbener Tiere, Ichthyosaurier um genau zu sein … leider etwas zu spät, um sie zu heilen.

Ichthyosaurier („Fischsaurier“) sind Meeressaurier, die auf den ersten Blick verblüffend Delfinen oder anderen Zahnwalen gleichen. Die Ähnlichkeit basiert aber nicht auf enger Verwandtschaft, sondern auf gleichgerichteten Anpassungen. Das Naturkundemuseum Stuttgart beherbergt eine der weltweit größten Sammlungen von Ichthyosauriern, die aus den reichen Fossillagerstätten Südwestdeutschlands stammen. Der Zustand dieser Fossilien ist mitunter so gut, dass sogar Teile der Haut erhalten sind! Eine perfekte Gelegenheit für mich, v.a. die Knochen en détail auf Verletzungen hin zu untersuchen. Und, gut für uns, schlecht für die Ichthyosaurier: ich wurde fündig …

Die Taschenlampe: unerlässlich auf der Suche nach Pathologien.

Was sind Paläopathologien und wie erkennt man sie?

Paläopathologien sind Spuren von Krankheiten und degenarativen Veränderungen in ausgestorbenen Organismen. Die Untersuchungen solcher Pathologien erlauben uns, Krankheiten und Verletzungen von Organismen zu verstehen und Rückschlüsse auf deren Biologie, Ökologie und Verhalten zu ziehen. In Fossilien ist die Entdeckung von Pathologien allerdings auf sichtbare Verletzungen in mineralisiertem Gewebe beschränkt (z.B. Knochen). Bei Dinosauriern des Mesozoikums sind diverse Pathologien beschrieben, darunter auch Traumata und Infektionen, die die Knochenstruktur und -Kontur verändert haben; für marine Reptilien aber gibt es kaum Nachweise, v.a. nicht für Ichthyosaurier.

Wenn wir Pathologien finden und untersuchen wollen, berücksichtigen wir ausschließlich Knochenveränderungen, die Anzeichen von Heilung zeigen. Warum? Heilung kann nur in einem lebenden Organismus stattfinden und ist eindeutig zu unterscheiden von nicht verheilten Brüchen oder postmortalen Ereignissen wie z.B. Erosionserscheinungen, Deformation während des Fossilisationsprozesses oder Beschädigungen bei der Ausgrabung.

Aber wie unterscheiden wir postmortale Frakturen von solchen, die zu Lebzeiten entstanden sind, jedoch nicht zum Tod führten?

Gebrochene Knochen heilen nach einem ganz bestimmten Muster.

Knochenheilungsprozess (Abb. aus Pardo-Pérez et al., 2018b)
  1. Zunächst bildet sich ein Hämatom als Folge des Zerreißens des Knochens, der Knochenhaut und der Blutgefäße. Dadurch ausgelöst folgt eine Entzündungsphase.
  2. In der anschließenden Granulationsphase wird das Hämatom durch einwandernde Zellen, die Knorpel und Kollagene bilden, in eine Bindegewebsstruktur umgewandelt. Diese verbindet die Bruchenden und liegt als deutlich sichtbare Manschette um die Bruchstelle. Man spricht in diesem Fall von einem weichen Kallus.
  3. In diesen weichen Kallus wandern nach und nach knochen- und knorpelbildende Zellen ein (Osteoblasten und Chondroblasten). In der Phase der Kallushärtung wird das Gewebe mineralisiert und ein sog. Geflechtknochen gebildet.
  4. In der abschließenden „Modeling“ und „Remodeling“ Phase wird der vorläufige Geflechtknochen in einen lamellären Knochen umgebaut und die normale Knochenkontur wieder hergestellt.

Knochen sind die Stützelemente unseres Körpers; ihre Funktion und ihr Aufbau ist in allen Wirbeltieren ähnlich, egal ob Mensch, Hund, Wal oder eben Ichthyosaurier. Und darum ist auch der Heilungsprozess gleich und v.a. vergleichbar. Allerdings können wir in Fossilien nur die letzten beiden Stadien des Heilungsprozesses finden: die des harten Kallus und der (Re-) Modellierung. Die Tatsache, dass wir solche Heilungsstadien an einem Tier finden, zeigt uns, dass es nicht an dieser Verletzung selbst gestorben ist und gibt gleichzeitig Aufschluss über seine Lebensgeschichte und Verhalten.

Ein bisschen wie Indiana Jones … oder auch nicht

Bewaffnet mit meiner Taschenlampe und Lupe habe ich 39 Exemplare der Ichthyosauriergattung Temnodontosaurus in verschiedenen Sammlungen Deutschlands auf Spuren von Knochenverletzungen und Heilungen untersucht. Wenn die Tiere nicht vollständig waren, habe ich zusätzlich ihre Kiefer und ihre Extremitäten vermessen, um Rückschlüsse auf die Gesamtlänge der Tiere zu ziehen und Wachstumskurven zu berechnen. Zusammen mit meiner Kollegin Dr. Erin Maxwell vom Naturkundemuseum Stuttgart und anderen KollegInnen aus Berlin, Schweden und Chile haben wir die Ergebnisse analysiert und darüber diskutiert, wie sehr ein Spitzenprädator wie Temnodontosaurus von Pathologien beeinträchtigt war und welche Verletzungen am häufigsten waren.

Pathologien bei Temnodontosaurus sind besonders häufig an Schädel und Rippen zu finden. (Abb. aus Pardo-Pérez et al., 2018a)

Nach monatelanger Dokumentation, Vermessungen und sehr viel Kaffee stand fest: Am häufigsten finden sich bei Temnodontosaurus traumatische Verletzungen an Schädel und Rippen, gefolgt von der Verschmelzung von Fingerknochen der Vorderflossen.

Aber wie können wir Verletzungen von längst ausgestorbenen Tieren interpretieren, was sind mögliche Gründe für die Verletzungen? Um das zu verstehen, vergleichen wir sie mit Verletzungsbefunden heute lebender (rezenter) Meeressäuger wie Wale und Delfine, die denen der Ichthyosaurier ähneln.

Die Verschmelzung von Fingerknochen der Vorderflossen ist eine ebenfalls häufige Pathologie bei Temnodontosaurus.

Da aggressive innerartliche (intraspezifische) Auseinandersetzungen bei rezenten Spitzenprädatoren relativ häufig sind, führen wir die Verletzungen der Temnodontosaurier auf eben solche zurück – bspw. Kämpfe um Territorien oder Weibchen.

Interessanterweise wurden bei den Temnodontosauriern keine Verletzungen an der Wirbelsäule, dem Beckenbereich oder den Hinterextremitäten gefunden, so wie es bei anderen marinen Reptilien und Säugetieren (Mosasauriern, Plesiosauriern und Walen) beschrieben ist. Das Fehlen von Verletzungen an der Wirbelsäule könnte damit zusammenhängen, dass zwischen den einzelnen Wirbeln der Wirbelsäule ein verhältnismäßig großer Zwischenraum mit weichem Gewebe lag, das sowohl vor Gelenkerkrankungen als auch Verletzungen schützte.

Gut erkennbare Verletzung im Unterkiefer eines Temnodontosaurus.

Bedeutung dieser Forschung

Meine Arbeit ist die erste systematische Studie über die Paläopathologie mariner Reptilien. Ergebnis ist u.a. ein Katalog über Pathologien, der genutzt und für Rückschlüsse auf andere ausgestorbene Tiere angewendet werden kann.

Jetzt wissen wir, dass es bei Temnodontosaurus Pathologien gibt; als nächstes werden wir die Verteilung der gefundenen Pathologien hinsichtlich des Alters und der Größe der Tiere analysieren und auch die Fundsituation berücksichtigen – also die Gesteinsschicht.

Doch dies ist erst der Beginn einer langen Forschungsreise und es sind noch viele Fragen offen, denn immer, wenn wir eine Antwort finden, tun sich mehrere neue Fragen auf…


Literatur

Pardo-Pérez JM, Kear BP, Mallison H, Gómez M, Moroni M, Maxwell EE (2018) Pathological survey on Temnodontosaurus from the Early Jurassic of southern Germany. PLoS ONE 13(10): e0204951. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0204951

Pardo-Pérez, Judith & Kear, Benjamin & Maxwell, Erin. (2019). Palaeoepidemiology in extinct vertebrate populations: factors influencing skeletal health in Jurassic marine reptiles. Royal Society Open Science. 6. 190264. 10.1098/rsos.190264. https://doi.org/10.1098/rsos.190264

Pardo-Pérez, J. M., Kear, B., Gómez, M., Moroni, M & Maxwell, E. E. 2018. Ichthyosaurian palaeopathology: Evidence of injury and disease in fossil ‚fish lizards‘. Journal of Zoology. 304 (1): 21-33. https://doi.org/10.1111/jzo.12517

Judith Pardo-Pérez auf ResearchGate

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