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Two armadillo-like creatures named Doedicurus are shown in this artist's rendering handout provided by Peter Schouten on February 22, 2016. DNA coaxed out of a 12,000-year-old fossil from Argentina is providing unique insight into one of the strangest Ice Age giants: a tank-like mammal the size of a small car with a bulbous bony shell and a spiky, club-shaped tail. Scientists said on Monday their genetic research confirmed that the creature was part of an extinct lineage of gigantic armadillos. Doedicurus was a plant-eater that weighed about a ton and roamed the pampas and savannas of South America, vanishing about 10,000 years ago along with many other large Ice Age mammals.  REUTERS/Peter Schouten/Handout via Reuters   ATTENTION EDITORS - THIS PICTURE WAS PROVIDED BY A THIRD PARTY. REUTERS IS UNABLE TO INDEPENDENTLY VERIFY THE AUTHENTICITY, CONTENT, LOCATION OR DATE OF THIS IMAGE.  FOR EDITORIAL USE ONLY. NOT FOR SALE FOR MARKETING OR ADVERTISING CAMPAIGNS. FOR EDITORIAL USE ONLY. NO RESALES. NO ARCHIVE. THIS PICTURE IS DISTRIBUTED EXACTLY AS RECEIVED BY REUTERS, AS A SERVICE TO CLIENTS.

Glyptodon: So gross wie ein VW-Käfer und bis zu zwei Tonnen schwer waren diese Dickhäuter Südamerikas, die vor über 48 Millionen Jahren durch die Pampa stampften. Ausgestorben sind sie wie die meisten Vertreter der Megafauna am Ende der letzten Kaltzeit.
Bild: HANDOUT/REUTERS

Dieses Gürteltier ist so gross wie ein VW-Käfer und sieht auch so aus

Moderne Untersuchungsmethoden revolutionieren die Paläontologie: An die Stelle begründeter Vermutungen treten zunehmend konkrete Messungen. So gelang jetzt zumindest teilweise die Entschlüsselung des Glyptodon-Erbguts.

Frank Patalong



Ein Artikel von

Spiegel Online

Vor rund vier Millionen Jahren schoben sich zum ersten Mal Glyptodonten der Gattung Doedicurus wie riesige, gepanzerte Rasenmäher über die Ebenen Südamerikas.

Wenn sie auffielen, dann nur wegen ihrer Grösse: Denn eigentlich gehörten grasfressende Säugetiere mit rundbuckeligen Rückenschilden und keulenartigen Schwänzen seit 48 Millionen Jahren zum dortigen Landschaftsbild. Über 60 Arten hatten die Glyptodontidae, wie man sie zusammenfasst, hervorgebracht. Aber Doedicurus war eben ein ganz besonders dicker Brocken – mit einer Länge von 3,60 Meter und einem Gewicht von zwei Tonnen hätte man das Tier im Dunkeln mit einem VW-Käfer verwechseln können. Auch dass Doedicurus erst vor rund 11'000 Jahren ausstarb, zeichnet ihn gewissermassen aus – denn das machte es nun möglich, DNA-Material aus seinen fossilen Knochen zu extrahieren und zu sequenzieren. 

Je älter das Material, desto weniger intakte DNS

Man hört so etwas immer öfter, aber es ist durchaus nicht trivial. Es ist etwas anderes, DNA aus dem tiefgefrorenen Kadaver eines Mammut zu gewinnen, oder aus dem fossilen Knochenmaterial eines Tieres wärmerer Breiten. Denn DNA ist eine fragile Substanz, die sich über die Zeit zersetzt: Das Biomolekül ist Träger all unserer Erbinformationen – eine Art Bauplan der Lebewesen.

Der Zerfall dieser DNA passiert mit stetigem Tempo. Man kann die Geschwindigkeit, in der sich jeweils die Hälfte des erhaltenen Materials zersetzt, benennen. Das ist wie bei der Halbwertszeit radioaktiver Proben: Je älter desto weniger intaktes Ausgangsmaterial ist noch zu finden.

Bestimmte Umstände im Prozess der Fossilisierung können das Überdauern der Erbinformation jedoch begünstigen, die «Halbwertszeit» ist also nicht immer die selbe. Mit etwas Forscherglück kann also auch aus vergleichsweise alten Fossilien noch DNA gewonnen werden.

London Zoo shows off its first hairy armadillo, a young female called Heather, Thursday May 6, 2004. The armadillo is about 18 inches (50 cms) long and weighs about 3.5kg. (KEYSTONE/AP Photo/John D McHugh)

Gürteltiere sind die nächsten noch lebenden Verwandten der Glyptodonten. Von ihnen gibt es noch 21 Arten, deren kleinste es auf gerade einmal 100 Gramm Körpergewicht bringt. Riesengürteltiere bringen bei einem Meter Länge immerhin noch 45 Kilogramm auf die Waage.
Bild: AP

Hightechdisziplin Paläontologie: Spaten und Spektrometer

Lange Zeit war die Paläontologie als Disziplin der Buddler und Bastler verschrien. Für gut ein Jahrhundert war sie eine klassische Gelehrten-Wissenschaft: Funde wurden ausgegraben, beurteilt und eingeordnet. Vieles davon hat bis heute Bestand, etliches aber musste revidiert werden, als physische und biochemische Messmethoden ihren Weg in die Wissenschaft fanden.

Heute liefern biochemische Untersuchungsverfahren und Scans bis auf die molekulare Ebene Daten darüber, was genau ein Tier vor Millionen Jahren frass, in was für einer Art Umwelt es lebte und welche Farbe seine Schuppen oder Federn hatten. Virtuelle Rekonstruktionen von Körperhöhlungen und Atemapparaten lassen Millionen Jahre nicht mehr gehörte Rufe wieder ertönen. Und Tomographen helfen, den Aufbau fossiler Froschbeine zu rekonstruieren, um sie in digitaler Simulation mit lebenden Tieren Wetthüpfen zu lassen.

Zu den schärfsten Werkzeugen der Wissenschaft gehört heute aber die Paläogenetik.

Möglich wurde das erst durch die sogenannte Polymerasekettenreaktion (PCR). Grob gesagt ist das eine Methode, geringe Mengen von DNA im sprichwörtlichen Reagenzglas zu vervielfältigen (Sie wissen schon: das, was die Fahnder bei «CSI» immer machen). Es hat dazu geführt, dass man auch winzige Spuren und Reste untersuchen kann.

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«Extinct Animals – Glyptodon.»
YouTube/MadWizard38

Auch die nun von Forschern des McMaster Ancient DNA Center im Fachmagazin «Current Biology» veröffentlichte, auf Gen-Analyse beruhende Einordnung der Glyptodontidae in den Stammbaum der Nebengelenktiere begann mit dem Fund winziger Reste mitochondrieller DNA (mDNA) aus einem fossilen Knochen.

mDNA ist gewissermassen ein «Nebenspeicher» von Erbinformationen in der Zelle: Das Gros der Erbinformation wird im Zellkern vorgehalten, während mDNA nur vergleichsweise wenige Eigenschaften eines Lebewesens codiert.

Zum idealen Gegenstand paläogenetischer Untersuchungen wird sie durch eine andere Eigenschaft: Sie enthält zwar weniger Informationen, liegt in der einzelnen Zelle aber etwa 500mal so häufig vor wie reguläre DNA. Damit ist auch die Chance, sie zu finden, deutlich höher.

Und sie liefert durchaus aussagekräftige Informationen – zum Beispiel über Verwandtschaftsverhältnisse zwischen ausgestorbenen und heutigen (Fachbegriff: rezenten) Arten. 

Der Stammbaum der Glyptodontidae

Mit den klassischen Gelehrtenmethoden des anatomischen Vergleiches hatte man die Glyptodontidae in die Familie der sogenannten Nebengelenktiere eingeordnet. Das erklärte sie zu Verwandten von Faultieren, Ameisenbären und – vor allem – Gürteltieren.

Die ähneln ihnen ja sogar optisch. Aber heisst das auch zwangsläufig, dass man sie zu Verwandten erklären kann?

Gürteltiere waren 1821 von dem jungen britischen Zoologen John Edward Gray erstmals beschrieben worden. Über 50 Jahre später fasste der Forscher die verschiedenen Glyptodonten-Funde kurz vor seinem Tod zur Familie der Glyptodontidae zusammen und ordnete die unter den Nebengelenktieren ein. War da vielleicht der Wunsch Vater der Diagnose?

Keineswegs, Gray lag richtig. Die mDNA-Sequenzierung lieferte nun den schlüssigen Beweis: Die Daten weisen Glyptodontidae als enge Verwandte der Gürteltiere aus.

Ihre Vorfahren sind sie aber nicht. Denn obwohl Gürteltier-Fossile extrem selten sind und ihre Stammesgeschichte bisher wenig erforscht, sind die ältesten Gürteltier-Funde rund zehn Millionen Jahre älter als die ersten Glyptodontidae-Fossilien, die man fand. Glyptodontidae entstanden also als Untergruppe der Gürteltiere und entwickelten sich von ihnen fort. Die ersten kleinen Vertreter der gepanzerten Säuger mögen sich bereits im Schatten der Dinosaurier bewegt haben.

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