Der Bernstein-Code – Wie eingeschlossene Insekten die Urzeit konserviert haben

0:00 Willkommen zu einer neuen Folge von Einschlafen mit Natur, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Wenn dir der Podcast gefällt, bewerte ihn bitte, das hilft uns, weitere Folgen zu produzieren. Kennst du schon unsere anderen Podcast reihen wie Schlafreise durchs Universum oder Wissensreise durch die Geschichte? Stell dir einen Wald vor, irgendwo an der Küste eines warmen, Flachen Meeres.

0:30 Die Luft ist feucht, schwer durchzogen vom harzigen Geruch riesiger Nadelbäume. Eine kleine Mücke setzt sich auf die Rinde eines Baumes, der vor Hitze und einer Verletzung im Stamm dicke, klebrige Tropfen ausschwitzt sie bleibt haften, sie zappelt, und während sie versucht, sich zu befreien, fließt weiteres Harz nach, umhüllt sie, schließt sie ein.

0:51 100000000 Jahre später liegt diese Mücke auf dem Tisch einer Forscherin in München, eingebettet in ein Goldgelbes, fast durchsichtiges Stück Bernstein. Und sie sieht aus, als wäre sie gestern dort hineingefallen, Borsten, Facettenaugen, der feine Saugrüssel, sogar der letzte Rest einer Blutmahlzeit im Hinterleib, alles ist da.

1:13 Bernstein ist die vielleicht stillste Form der Zeitreise, die unser Planet zu bieten hat, und genau dieser Stille wollen wir heute nachgehen. Langsam, gründlich, ohne Eile. Bernstein ist fossiles Baumharz, und das ist wichtig, denn es trennt ihn von gewöhnlichen Versteinerungen, wenn Knochen oder Schalen fossilieren, werden sie über Millionen Jahre durch Mineralien ersetzt, das ursprüngliche Gewebe verschwindet, übrig bleibt ein steinerner Abdruck.

1:43 Bernstein dagegen ist selbst noch ein Stück organischen Ursprungs. Er entsteht, wenn Bäume Harz absondern, oft als Reaktion auf Verletzungen, Pilzbefall oder Insektenfraß. Dieses Harz polymerisiert ei, esst Uninis, härtet aus, verliert flüchtige Bestandteile wie Terpene und wird über lange Zeiträume und unter Druck zu einem stabilen, glasartigen Material.

2:09 Geologen unterscheiden dabei zwischen jüngerem Kopal, der einige 1000 bis wenige Millionen Jahre alt ist und noch leicht klebrig sein kann, und. Und echtem Bernstein, dessen Polymerisation vollständig abgeschlossen ist. Der Übergang ist fließend, was die Datierung mancher Funde erschwert. Mineralogisch zählt Bernstein zu den organischen Mineraloiden er ist amorph, also ohne Kristallgitter, hat eine Mooshärte von etwa 2 bis zweieinhalb und eine sehr geringe Dichte zwischen 104 und 1 10 Gramm pro Kubikzentimeter. Genau diese Dichte ist der Grund, warum Bernsteinstücke an der Ostseeküste aus dem Wasser aufsteigen und an die Strände gespült werden.

2:49 Sie schwimmen in Salzwasser knapp unter der Oberfläche, die ältesten bekannten Bernsteine stammen aus dem Karbon, sind also über 300000000 Jahre alt, doch sie enthalten kaum Einschlüsse. Wirklich spannend wird es ab der Trias und vor allem ab der Kreidezeit vor etwa 140000000 Jahren. In dieser Epoche entwickelten sich harzreiche Nadelbäume, später kamen tropische Hülsenfrüchtler hinzu und die Ökosysteme wurden komplex genug, dass eine schier unüberschaubare Vielfalt an Lebewesen ins Harz geraten konnte. Heute kennen wir mehrere bedeutende Bernstein Lagerstätten weltweit und jede erzählt eine eigene Geschichte. Der baltische Bernstein, vor allem in der heutigen Oblast Kaliningrad und entlang der

3:36 Ostseeküste gefunden, ist etwa 40 bis 50000000 Jahre alt und stammt aus dem Eozän. Allein hier wurden über 3000 Insektenarten beschrieben, sein Ursprungsbaum lange als Pinus succinifera bezeichnet, gilt heute als unklar, neuere Analysen deuten auf Vertreter der Familien, der Kieferngewächse oder der Schirmtannenartigen.

4:00 Der Dominikanische Bernstein ist mit 15 bis 20000000 Jahren deutlich jünger, dafür oft glasklar und wird auf einen tropischen Hülsenfrüchtler aus der Gattung Hymenaea zurückgeführt. Der mexikanische Bernstein aus Chiapas hat ein ähnliches Alter und stammt aus vergleichbaren Wäldern, der Burmesische Bernstein aus dem Norden Myanmars ist mit rund 99000000 Jahren der wissenschaftlich aufregendste, weil er aus der Mittleren Kreidezeit stammt.

4:29 Also aus einer Welt, in der Dinosaurier noch lebten. Daneben gibt es bedeutende Vorkommen in Frankreich, im Libanon mit etwa 130000000 Jahren, in New Jersey, in Sibirien und in Spanien, jedes Vorkommen mit einer eigenen Fauna, einem eigenen Fenster in eine andere Zeit, genau aus der burmesischen Lagerstätte kam im Jahr 2016 eine Sensation, die die Paläontologie verändert hat. Der chinesische Forscher Lida Xing entdeckte auf einem Markt in Miyetkiina ein Bernsteinstück, das einen knapp 4 Zentimeter langen gefiederten Schwanz enthielt. Nicht den Schwanz eines Vogels, sondern eines kleinen Theropoden, eines nicht vogelartigen Dinosauriers. Die Federn waren in Mikrostruktur erhalten, einschließlich Pigmentzellen,

5:20 sogenannter Melanosomen, aus denen sich auf eine kastanienbraune Oberseite und eine hellere Unterseite schließen ließ. Zum ersten Mal konnten Forschende die Federstruktur eines Dinosauriers nicht aus einem flachgedrückten Abdruck rekonstruieren, sondern dreidimensional betrachten. Es zeigte sich, dass diese frühen Federn anders aufgebaut waren als moderne Vogelfedern, der zentrale Schaft war schwächer ausgebildet, die federäste verzweigten sich anders, was darauf hindeutet, dass sie zur Isolation oder zur Zurschaustellung dienten, nicht zum Fliegen. Ein einziges Bernsteinstück lieferte damit eine bessere Vorstellung vom Aussehen gefiederter Dinosaurier als jahrzehntelange Knochenforschung. Die Studie erschien in der

6:02 Fachzeitschrift Current Biology und veränderte schlagartig die Art, wie wir uns kleine Raubsaurier vorstellen, Weg vom schuppigen Reptil, hin zum bunt gefiederten Tier mit fast vogelhafter Anmutung. Doch das war erst der Anfang, im selben Jahr beschrieben Forschende die Flügel zweier winziger Vögel aus derselben Lagerstätte.

6:22 Kaum größer als ein Daumennagel, vermutlich Küken der ausgestorbenen Gruppe der Enantionitis. Man konnte einzelne Federn zählen, ihre Anordnung studieren, sogar die feinen Häkchen erkennen, mit denen federäste sich gegenseitig stabilisieren. Wenig später kamen Frösche, Schlangen, eine vollständige Eidechse, ein Wasservogel, ja sogar Teile eines kleinen Säugers ans Licht. Im Jahr 2020 wurde sogar ein winziger Schädel beschrieben, zunächst als kleinster bekannter Dinosaurier interpretiert, später korrigiert zu einer eidechsenartigen Form, was zeigt, wie vorsichtig die Forschung mit solchen Funden umgehen muss.

7:00 Der Burmesische Bernstein hat sich als Fenster in ein vollständiges Ökosystem entpuppt, dass wir vorher nur fragmentarisch kannten, mit einer Artenvielfalt, die bis heute fast monatlich um neue Entdeckungen wächst. Die Erhaltung im Bernstein ist deshalb so außergewöhnlich, weil das Harz mehrere Schutzmechanismen gleichzeitig bietet. Erstens schließt es das Lebewesen luftdicht ein, wodurch Sauerstoff fehlt und damit die meisten Bakterien und Pilze nicht arbeiten können.

7:29 Zweitens enthält frisches Harz Terpene und Phenole, die antimikrobiell wirken und das Gewebe regelrecht konservieren. Drittens entzieht das Harz dem Körper Wasser, ähnlich wie eine natürliche Mumifizierung. Viertens stabilisiert die Polymerisation des Harzes die umgebende Struktur, sodass selbst feinste anatomische Details über Jahrmillionen erhalten bleiben. Fünftens schirmt der Ausgehärtete Bernstein das Innere weitgehend von chemischen Veränderungen durch Grundwasser ab, ein Vorteil, den klassische Sedimentfossilien nicht haben. Was am Ende fehlt, ist meist nur das innere Weichgewebe, das durch Autolyse, also durch körpereigene Enzyme, abgebaut wird.

8:12 Übrig bleiben die Hülle, die Cuticula, manchmal muskelreste, manchmal sogar feinste Strukturen wie Trachealröhren, Hautdrüsen oder Geschlechtsorgane, in seltenen Fällen sogar Nervenfasern, die unter dem Synchrotron sichtbar gemacht werden können. Genau hier hat sich die Technik in den letzten Jahrzehnten dramatisch weiterentwickelt.

8:33 Lange Zeit konnte man Einschlüsse nur unter dem Lichtmikroskop betrachten, oft erschwert durch trübungen, Risse oder Oxidationsschichten an der Bernsteinoberfläche. Heute kommen hochauflösende Mikrocomputertomographen zum Einsatz an Forschungseinrichtungen wie der Europäischen Synchrotron Strahlungsquelle in Grenoble können Insekten in Bernstein Zerstörungsfrei in dreidimensionalen Schichtbildern erfasst werden, mit Auflösungen im Bereich weniger Mikrometer. So lassen sich Strukturen sichtbar machen, die im undurchsichtigen Bernstein verborgen sind, etwa der innere Bauplan von Käferflügeln oder die Mundwerkzeuge winziger Wespen.

9:14 Ergänzend kommen Raman Spektroskopie, Infrarotanalyse und Massenspektrometrie zum Einsatz, um die chemische Zusammensetzung des Harzes und seine Herkunftsbäume zu bestimmen. Die Paleoentomologie ist dadurch zu einer hochtechnologischen Disziplin geworden, die Geologie, Biologie, Chemie und Informatik verbindet.

9:34 Diese Detailtreue erlaubt eine Wissenschaft, die mit bloßen Steinfossilien unmöglich wäre, die Paleoentomologie, also die Erforschung fossiler Insekten, verdankt dem Bernstein praktisch ihre Existenz über 40000 Insektenarten sind aus Bernsteinen aller Lagerstätten beschrieben worden. Manche Schätzungen gehen davon aus, dass wir damit nur einen Bruchteil der tatsächlich erhaltenen Vielfalt kennen.

10:01 Im baltischen Bernstein dominieren Mücken, fliegen Ameisen und Springschwänze. Letztere sind besonders interessant, weil sie oft in großer Zahl auftreten und Rückschlüsse auf das Bodenleben des damaligen Waldes erlauben. Ameisen aus dieser Zeit zeigen bereits eine erstaunliche Vielfalt im Baltischen Bernstein sind über 200 Ameisenarten dokumentiert. Darunter Gattungen, die heute ausgestorben sind, aber auch direkte Vorfahren moderner Arten. Man kann am Bernstein nachvollziehen, wann sich soziales Verhalten entwickelte, denn manche Stücke enthalten ganze Gruppen von Ameisen, die offenbar gemeinsam ins Harz gerieten, auch Termiten, die heute oft als Schädlinge verschrien sind, lassen sich in

10:42 ihrer evolutionären Tiefenzeit verfolgen, mit Funden, die zeigen, dass komplexe Staatenbildung schon vor weit über 100000000 Jahren existierte. Besonders spannend wird es, wenn das Harz verhalten konserviert hat. Es gibt Bernsteine, die zeigen eine Spinne in dem Moment, in dem sie eine Wespe in ihrem Netz attackiert, andere zeigen paarende Insekten, einen Käfer, der gerade Pollen sammelt oder eine Parasitische Wespe, die ihren Eiablagestachel in einen Wirt einführt.

11:12 Solche Funde sind paläontologische Schnappschüsse, eingefangene Sekundenbruchteile einer längst vergangenen Welt. Im Jahr 2017 beschrieb ein internationales Forscherteam um Enrique Peñalver eine Zecke aus dem Burmesischen Bernstein, die sich in einer dinosaurierfeder Festgeklammert hatte. Das ist der bisher direkteste Beleg dafür, dass Zecken bereits in der Kreidezeit Wirbeltiere Parasitierten.

11:36 Und es zeigt, dass die Wechselwirkung zwischen Parasit und Wirt deutlich älter ist als gedacht. Andere Arbeiten haben sogar Spinnennetze mit Gefangener Beute pilzfäden, die noch in einem Termitenkörper wuchsen und kleine Milben dokumentiert, die auf den Körpern größerer Insekten ritten. Ein Verhalten, das man heute als Foresi bezeichnet und das damit nachweislich seit Millionen Jahren existiert. Der Bernstein hat aber auch eine populärkulturelle Dimension, die seine wissenschaftliche Bedeutung manchmal überlagert. Die Vorstellung aus einer in Bernstein eingeschlossenen Mücke Dinosaurier Erbgut zu gewinnen, populär gemacht durch Michael Cracktons Roman Jurassic Park von 1990 und Steven Spielbergs Verfilmung von 1993, hat eine

12:24 ganze Generation für Palontologie begeistert. Wissenschaftlich allerdings hält die Idee nicht stand, Erbgut, also DNA, ist ein chemisch instabiles Molekül. Selbst unter idealen Bedingungen, etwa in dauerhaft gefrorenem Permafrost, zerfällt es innerhalb von etwa eineinhalb Millionen Jahren soweit, dass keine sinnvolle Sequenz mehr rekonstruiert werden kann. Eine Studie der Universität Kopenhagen unter Morton Allentoft kam 2013 auf eine Halbwertszeit der DNA von etwa 521 Jahren, was bedeutet, dass nach wenigen 100000 Jahren nur noch winzige Bruchstücke übrig sind. Studien an mehreren Bernsteinproben, darunter eine viel beachtete Arbeit von David Penny und Kollegen aus dem Jahr 2013, konnten in Insekten aus

13:13 Dominikanischem und kolumbianischem Bernstein keinerlei verwertbare DNA Reste nachweisen, obwohl die Stücke nur wenige Millionen Jahre alt waren, was im Bernstein hervorragend erhalten bleibt, sind anatomische Strukturen, manchmal Proteine, gelegentlich Pigmente, aber kein lesbares Erbgut. Der Park wird also Fiktion bleiben, und das ist, wenn man es genau betrachtet, wahrscheinlich auch besser so. Was Bernstein dafür leisten kann, ist mindestens ebenso faszinierend.

13:43 Forschende haben in bernsteinen Sporen, Pollen, Bakterien und sogar einzellige Organismen wie Wimperntierchen gefunden, eine Studie aus dem Jahr 2017 beschrieb in Burmesischem Bernstein eine Blüte mit so feinen Details, dass sich sogar die Pollenkörner an den Staubblättern erkennen ließen. Solche Funde erlauben es, ganze Pflanzengemeinschaften zu rekonstruieren. Wir wissen heute, dass die Wälder der mittleren Kreidezeit bereits Blütenpflanzen enthielten, dass also die ökologische Revolution, die wir mit dem Aufstieg der Angiospermen verbinden, früher und schneller ablief als lange angenommen.

14:19 Auch die Koevolution zwischen Pflanzen und Bestäubern lässt sich an Bernsteinfunden nachzeichnen. Bestimmte Käfer und fliegen, die in der Kreidezeit ins Harz gerieten, tragen noch Pollenkörner an Beinen und Mundwerkzeugen. Ein direkter Beweis für aktive Bestäubung. Lange bevor Bienen ihre heutige ökologische Rolle übernahmen. Auch die Klimaforschung profitiert vom Bernstein in den eingeschlossenen Luftbläschen, die manchmal zwischen den Harzschichten gefangen wurden, lässt sich die damalige Atmosphärenzusammensetzung untersuchen. Frühe Studien aus den 80er Jahren glaubten, in Kreide Bernstein einen Sauerstoffgehalt von bis zu 35% gemessen zu haben.

14:58 Deutlich über den heutigen 21%. Spätere Arbeiten haben diese Werte zwar relativiert, weil das Harz im Laufe der Polymerisation Gase austauscht, doch die grundsätzliche Möglichkeit, atmosphärische Spurenstoffe und ihre Verhältnisse zu untersuchen, bleibt bestehen. Bernstein ist damit auch ein Klimaarchiv, das ergänzend zu Eisbohrkernen und Sedimentdateneinblicke in vergangene Erdsysteme liefert.

15:24 Stabile Isotope von Wasserstoff und Kohlenstoff in den Harzmolekülen geben Hinweise auf Temperaturen und Niederschlagsmuster der jeweiligen Zeit und in Kombination mit der Vegetation, die der Harzproduzent repräsentiert, entstehen erstaunlich detaillierte Bilder vergangener Landschaften. In Deutschland hat Bernstein eine besondere kulturelle Bedeutung, die weit über die Wissenschaft hinausreicht. An den Stränden der Ostsee, vor allem in Mecklenburg Vorpommern und nach starken Stürmen werden bis heute Stücke angespült, ein Erbe der eozänen Wälder, deren Harz vor 40000000 Jahren in den damaligen Flüssen verfrachtet und auf dem heutigen Meeresboden abgelagert wurde.

16:07 Schon in der Steinzeit nutzten Menschen Bernstein als Schmuck. Funde aus Schleswig Holstein belegen seine Verwendung vor mehr als 10000 Jahren in der Antike galt Bernstein als so wertvoll, dass eine eigene Handelsroute entstand, die Bernsteinstraße, die von der Ostsee über die Alpen bis ins römische Reich reichte und Plinius der Ältere im ersten Jahrhundert ausführlich beschrieb.

16:30 Das berühmte Bernsteinzimmer im 18. Jahrhundert für den preußischen König Friedrich der Erste gefertigt und später an Russland verschenkt, im Zweiten Weltkrieg verschollen, zeigt, welche kulturelle Faszination dieses Material seit Jahrhunderten ausübt. Auch in der Medizin und im Volksglauben spielte Bernstein lange eine Rolle, von römischen Heilmitteln bis zu Zahlungsketten für Babys. Wobei die behaupteten Wirkungen wissenschaftlich nicht belegt sind und manche Anwendungen, wie eben jene Ketten sogar gefährlich sein können, weshalb das Bundesinstitut für Risikobewertung ausdrücklich von ihnen abrät. Die wissenschaftliche Aufarbeitung des Burmesischen Bernsteins hat in den letzten Jahren auch eine ethische Debatte ausgelöst, die wir nicht

17:15 übergehen sollten. Die Lagerstätten in Myanmar liegen im Kachinstaat, einer Region, in der seit Jahren bewaffnete Konflikte ausgetragen werden. Der Verkauf des Bernsteins finanziert teilweise Konfliktparteien und die Arbeitsbedingungen in den Minen sind häufig prekär, mit hohen Risiken für die Bergleute, darunter auch Kinder. Mehrere wissenschaftliche Fachgesellschaften, darunter die Society of Vertabrate Paliantology. Haben deshalb zwischen 2020 und 2022 dazu aufgerufen, Forschungsergebnisse aus Burmesischem Bernstein, der nach Mitte 2017 aus diesen Konfliktgebieten stammt, zurückhaltend zu publizieren.

17:55 Mehrere große Fachzeitschriften haben ihre Richtlinien angepasst, fordern Herkunftsnachweise und lehnen Manuskripte ab, deren Material nicht klar dokumentiert ist. Das ist ein Beispiel dafür, wie eng selbst die Erforschung tiefster Vergangenheit mit den Fragen der Gegenwart verknüpft ist. Mit Fragen nach gerechten Arbeitsbedingungen, nach Frieden und nach Verantwortung in der Wissenschaft. Es zeigt auch, dass wissenschaftliche Gemeinschaften zu kollektiven Entscheidungen fähig sind, dass sie regeln aushandeln und einhalten können, ein leiser, aber wichtiger Beweis dafür, dass.

18:29 Dass demokratisch organisierte Strukturen auch in scheinbar fernen Bereichen wie der Paläontologie wirksam sein können, wenn wir den Blick weit zurückrichten in jene Wälder der Kreidezeit, in denen riesige Bäume, klebriges Harz, absonderten und kleine Lebewesen in Sekundenbruchteilen für die Ewigkeit eingefangen wurden, wird etwas spürbar, das uns die Gegenwart manchmal verstellt. Diese Insekten, diese Federn, diese Blüten waren Teil eines Netzwerks aus Beziehungen.

18:59 Eines Ökosystems, das über Millionen Jahre gewachsen war und in dem jede Art ihren Platz hatte. Vieles davon ist verschwunden durch das große Massensterben am Ende der Kreidezeit, durch klimatische Umwälzungen, durch das langsame Mahlwerk der Evolution, doch die heutigen Wälder von den borealen Nadelwäldern bis zu den tropischen Regenwäldern sind die direkten Nachkommen jener urzeitlichen Ökosysteme. Sie tragen das Erbe in sich, in jedem Harztropfen, der heute aus einem verletzten Baum quillt, in jedem Insekt, das darin haften bleibt, in jeder Blüte, die einen Bestäuber anlockt. Wer einen Bernstein in der Hand hält, hält ein Stück lebendiger Geschichte, ein Zeitfenster, das Lichtjahre an Bedeutung in sich trägt, und vielleicht erinnert

19:46 uns dieses Material gerade in seiner Stille daran, wie kostbar das Geflecht des Lebens ist. Dass wir auf unserem Planeten vorfinden, wie verletzlich es zugleich ist und wie sehr es darauf ankommt, dass wir es bewahren. Für jene, die nach uns kommen und für eine Welt, in der auch in fernster Zukunft noch jemand staunen kann über das, was wir gemeinsam beschützt haben.