FOR 2685:  Die Grenzen des Fossilberichtes: Analytische und experimentelle Ansätze zum Verständnis der Fossilisation

• Fachliche Zuordnung: Geowissenschaften ; Biologie ; Chemie ; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Medizin
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 348043586

Obwohl der Fossilbericht die Hauptquelle für die Geschichte des Lebens auf der Erde ist, ist unser Verständnis der materiellen Natur der Fossilien unbefriedigend und lückenhaft. Weil Prozesse der Fossilisation den Fossilbericht in komplexer Weise formen, müsse wir seine durch diese Prozesse gesetzten Grenzen verstehen, wenn wir die Geschichte des Lebens verstehen wollen. Das letzte Jahrzehnt hat durch die rasante Entwicklungen im Bereich der analytischen Methoden hierzu ungeahnte Forschungsmöglichkeiten eröffnet. Allerdings muss diese Forschung in einem evolutionären Rahmen erfolgen, um Selektion für eine bestimmte biologisches Eigenschaft eines ausgestorbenen Organismus zu verstehen, die am Fossil nachgewiesen wurde.Zu den neuen bildgebenden Verfahren, die zur Untersuchung von Fossilien dienen können, gehören radiologische Methoden wie Micro-CT und Synchrotron-Tomografie, aber auch 3D-Oberflächenerfassung durch Fotogrammetrie oder digitale Mikroskopie. Vielversprechend sind auch neue mikroanalytische Methoden aus den Bereichen der Mineralogie, Geochemie, organischen Chemie, und Biochemie, die noch kaum oder gar nicht auf Fossilien angewendet wurden. Hier ist konkret an Mikro-Ramanspektroskopie, IR-Spektroskopie, Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS), Transmissionelektronenmikroskopie (TEM), Atomsondentomografie (APT), Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS), Ionen-Mikrosonde, induktiv gekoppelte Plasmamassenspektrometrie mit Laserablation (LA-ICPMS), Nano-Sekundärionen-Massenspektrometrie (NanoSIMS), und Flugzeit-Massenspektrometrie (TOF-MS) zu denken. Die geplante Forschung hat das Ziel, neueste Technologien der Bildgebung und Analyse auf Fossilien von Pflanzen (inklusive Pollen) sowie Weichkörper-Reste von Arthropoden und Wirbeltiere anzuwenden, um die materielle Natur dieser Fossilien und dadurch den Prozess ihrer Fossilisation zu verstehen. Relevante Prozesse sind die Versteinerung von Knochen, inklusive der Erhaltung seiner organischen Bestandteile, und die Verkieselung von Pflanzen und Arthropoden. Von besonderem Interesse ist auch der Nachweise und die Charakterisierung organischer Moleküle in Fossilien. Diese Ziele wollen wir durch einen doppelten Ansatz aus hochauflösender Analytik und speziell entwickelten und reproduzierbaren Experimenten unter Einbeziehung mikrobiologischer Expertise erreichen. Als Endziel sehen wir einen integrative Sicht der Fossilisation entwickeln, die sowohl der Evolutionsforschung als auch den Geowissenschaften dient.Die Forschergruppe soll an drei Instituten der Universität Bonn angesiedelt werden: dem Steinmann-Institut für Geologie, Mineralogie und Paläontologie, dem Pharmazeutischen Institut, dem Kekulé-Institut für organische Chemie und dem Institut für Mikrobiologie. Diese bundesweit einzigartige Konzentration von Expertise wird von einer Arbeitsgruppe der Universität Mainz verstärkt werden. Die Teilprojekte sind eng durch ihre analytische Expertise und neue analytischen Methoden verbunden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Chemische und mineralogische Veränderungen karbonatischer Schalen durch Fossilisationsprozesse - eine experimentelle Studie (Antragsteller Schöne, Bernd R. ;  Tütken, Thomas )
• Der Einfluss bakterieller Aktivität auf den Zerfall und die Fossilisation von Arthopoden: Eine experimentelle Studie (Antragstellerinnen / Antragsteller Bierbaum, Gabriele ;  Rust, Jes )
• Die organische Phase (extrazelluläre Matrix, Osteozyten, Blutgefäße, Sharpey-Fasern) im Dinosaurierknochen: Chemische Zusammensetzung und Hypothesen zur Erhaltung (Antragstellerinnen / Antragsteller Müller, Christa E. ;  Tütken, Thomas )
• Die organische Phase in Dinosaurier-Eierschale: Analyse, Modellvorstellungen zu ihrer Erhaltung, und Implikationen für den Ursprung der Fortpflanzungsbiologie der Vögel (Antragstellerinnen / Antragsteller Engeser, Marianne ;  Sander, Martin )
• Die Rolle von Mikroben und Biofilmen in der Fossilisation von Blättern (Antragstellerinnen Bierbaum, Gabriele ;  Gee, Carole T. )
• Experimente zur Entstehung apatisierter Fischfossilien in Kalkkonkretionen (Antragsteller Geisler-Wierwille, Thorsten )
• In-operando Untersuchung der Fossilisation von Knochen mittels Flüssigkeitszellen-Raman-Spektroskopie (Antragsteller Geisler-Wierwille, Thorsten )
• Koordinationsfonds (Antragstellerin Gee, Carole T. )
• MALDI Imaging zur Analyse von Fossilien (Antragstellerin Engeser, Marianne )
• Nachweis sekundäre Pflanzen-Inhaltsstoffe im Fossilienbericht und ihre potentielle Rolle in der chemischen Abwehrkette gegen Insekten (Antragsteller Rust, Jes )
• Suche nach Pigment- und Strukturfarben in Pflanzenfossilien (Antragstellerinnen Gee, Carole T. ;  Müller, Christa E. )
• U-Pb-Systematik von versteinerten biogenen Geweben als Tracer von langfristigen diagenetischen Prozessen (Antragsteller Geisler-Wierwille, Thorsten )
• Von Zelle zu Zelle, von Gewebe zu Gewebe: Wegsamkeiten bei der Niedrigtemperatur-Holzsilifizierung (Antragstellerin Gee, Carole T. )
• Weichteilkonservierung in Bernstein II - ein multimethodischer Ansatz zum Verständnis der Bernsteintaphonomie (Antragsteller Rust, Jes )
• Zerfall von organischer Substanz unter anoxischen Bedingungen und ihr Ersatz durch anorganische Phasen (Antragsteller Ballhaus, Christian Gerhard )
• Zerstörung, Verfall und Erhaltung: Initiale Fossilisierung in Blattfossilien (Antragstellerinnen Bierbaum, Gabriele ;  Gee, Carole T. )

• Sprecherin: Privatdozentin Dr. Carole T. Gee, seit 4/2023