Paläontologie Endlich Knochen für alle

Menschliche Fossilien sind kostbare Einzelstücke. Digitale Technik macht sie erstmals den Forschern zugänglich

Jean-Jacques Hublin fuchtelt mit einem pyramidenartigen Gebilde herum, an dessen Enden silbrige Kugeln stecken. Auch auf der dunkel getönten Brille des Professors für Anthropologie sitzen Silberkugeln an kleinen Antennen. Hublin steht im Virtual-Reality-Room des Max-Planck-Instituts für Evolutionäre Anthropologie in Leipzig; hier ist das Zentrum der künstlichen Welt, in der die Paläontologen arbeiten. Auf einer Leinwand dreht sich das digitalisierte Bild eines Neandertaler-Schädels, zusammengesetzt aus Aufnahmen aus dem Computertomografen. Der Institutsdirektor ist begeistert: »Ich mag dieses Spielzeug richtig gern.« Durch die Brille sieht er sein Forschungsobjekt in drei Dimensionen.

Erst seit wenigen Wochen gibt es die Zentrale für simulierte Wirklichkeit am Max-Planck-Institut. Noch funktioniert die Virtuelle Realität in Leipzig nicht ganz: Das »Tracking System« ist bisher nicht einsatzbereit, die Silberkügelchen auf der Brille des Direktors deshalb noch ohne Funktion. Später sollen sie die Strahlen von zwei Infrarotkameras reflektieren und damit ermöglichen, den Standpunkt des Betrachters zu orten. Wird dieser mit den Fossiliendaten verrechnet, soll das 3-D-Objekt auf der Leinwand auch dann nicht verzerrt erscheinen, wenn der Forscher seinen Blickwinkel ändert. »Wir werden um die Schädel herum laufen können«, schwärmt Hublin.

Dann wird auch das pyramidenförmige Gestell zum Einsatz kommen. Es handelt sich um eine 3-D-Computermaus. Mit ihrer Hilfe werden die Wissenschaftler ihre Forschungsobjekte im künstlichen Raum drehen und wenden können.

Die virtuellen Welten sollen gleich zwei reale Ressourcenprobleme der Paläoanthropologen lösen: die Fossilien- und die Geldknappheit. Menschliche Knochenfunde sind Einzelstücke, sorgsam gehütet von den Museen. Um sie zu schützen und trotzdem mehr Forschern zugänglich zu machen, wurden bislang Abgüsse angefertigt. Die Methode hat jedoch ihre Grenzen, wichtige Details können verloren gehen. Virtuelle Abgüsse dagegen erschließen auch winzige Strukturen und können beliebig oft vervielfältigt werden. So können Forscher schneller mehr Fossilien untersuchen und vergleichen, ohne Zeit und Geld für Reisen zu den Museen aufwenden zu müssen.

Mit einem Computertomografen touren die Paläontologen um die Welt

Die Virtuelle Paläontologie bietet völlig neue Einblicke. Verborgene Strukturen wie das Innenohr werden auf Computertomogrammen sichtbar. Der grafische Meißel befreit Fossilien schonend vom Umgebungsgestein, Bruchstücke werden ohne Gips und Klebstoff zusammengesetzt, fehlende Teile durch Spiegelbilder vorhandener Fragmente oder aus einer Datenbank ergänzt. Und Deformationen, entstanden durch Verschiebungen von Gesteinsschichten, können mit Entzerrungsalgorithmen aus dem virtuellen Fossil herausgerechnet werden.

Zunächst aber muss der Neandertaler in den Rechner. Dafür haben sich die Leipziger Paläoanthropologen einen industriellen CT-Scanner zugelegt. Auf dem Objektteller dreht sich wie in einer Mikrowelle ein Fossil. Schicht für Schicht wird es von Röntgenstrahlen durchleuchtet. Der Tomograf schafft eine Auflösung von fünf Tausendstel Millimetern, 100-mal so viel wie ein medizinischer Scanner. Leider ist er etwas unhandlich; eine Tonne wiegt das Gerät, das Zubehör noch einmal eine halbe.

Aufzugstüren öffnen sich zu dem Sechs-Quadratmeter-Raum, den die Maschine ausfüllt. Mit dem Lift kann das Ungetüm von der Stelle bewegt werden, es soll auf Reisen gehen. Da die Museen ihre kostbaren Fundstücke ungern herausrücken, müssen die Forscher zu den Fossilien kommen. Die Leipziger bauen deshalb ein Scan-Mobil, mit dem sie um die Welt touren wollen. Noch warten sie auf den Container mit Bleiverkleidung, in dem der Scanner betrieben werden soll. Zehn Tonnen wird die Sicherheitsverpackung wiegen.

Während der CT-Scanner mit dem Flugzeug reist, wird der Container verschifft. Vor Ort packen die Wissenschaftler den Tomografen in die Bleikiste und verladen das Ganze auf einen Lastwagen. Damit fahren sie bei den Museen vor. Südafrika ist das erste Ziel, danach wollen sie Überreste von Neandertalern im kroatischen Krapina aufnehmen. Und im Sommer wird das Scan-Mobil in Bonn Halt machen, um die Exponate der Jubiläumsausstellung Roots – Wurzeln der Menschheit im Rheinischen Landesmuseum zu tomografieren.

»Das ist nicht einfach nur eine schicke Maschine, mit der wir uns Schädel und Zähne angucken können«, sagt MPI-Direktor Hublin. »Es geht auch nicht einfach um Zähne, sondern um viel mehr.« Etwa darum, wie schnell Neandertaler erwachsen wurden. Der Computertomograf bringt die innere Struktur der Zähne zum Vorschein, die Dicke des Zahnschmelzes lässt auf das Alter zum Zeitpunkt des Todes schließen. Zähne wachsen nämlich ähnlich wie Bäume in Ringen, nur dass ein Ring einem Tag entspricht. Schafft man es, die feinen Schichten zu zählen, kann man das Alter sehr genau bestimmen.