Blaues Wunder: Farbe eines Urzeitvogels dank Fossil rekonstruiert

Eines Tages, vor etwa 48 Millionen Jahren, flog ein blaues Vögelchen am Himmel – bis es einen See überquerte, aus dem giftige Dämpfen aufstiegen, und starb. Der Kadaver des Tieres wurde in den Sedimenten des Sees eingeschlossen und dort so gut erhalten, dass er nun den ersten Fossilbeleg der Welt für blaue Federn liefert.

Die Federn, die im „Journal of the Royal Society Interface“ beschrieben wurden, gehören zu einem Exemplar der ausgestorbenen Art Eocoracias brachyptera und wurden in der Grube Messel gefunden. Der stillgelegte Ölschiefer-Tagebau in Hessen ist eine sprichwörtliche Fundgrube für gut erhaltene Fossilien aus dem Eozän (vor 56 bis 33,9 Mio. Jahren) und erhielt daher sogar den Status des UNESCO-Welterbes.

Forscher konnten allerdings nur auf die Farbe des Gefieders von E. brachyptera schließen, weil sie es mit den Federn seiner heutigen Verwandten vergleichen konnten, den Racken (Coraciidae). Die winzigen Strukturen, die in den versteinerten Federn noch erkennbar sind, ähneln jenen, die heutigen Vögeln je nach ihrer Anordnung einen blauen oder grauen Farbton verleihen. Nach heutigem Wissensstand war eine blaue Federfarbe im Laufe der Evolution eine Seltenheit: Von den 61 heutigen Abstammungslinien der Vögel ist die blaue Farbe, die auch E. brachyptera zugeschrieben wird, nur bei zehn Arten vertreten.

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Da heutige Racken mit deutlich größerer Wahrscheinlichkeit blau statt grau sind, kamen die Forscher zu dem Schluss, dass der urzeitliche Vogel tiefblau gewesen ist. Eine solche Federfarbe wurde für diese Studie zum ersten Mal anhand des Fossilberichts rekonstruiert.

„Für mich war das der wichtigste und aufregendste Teil dieser Forschung“, erzählt Frane Barbarović, ein Doktorand an der University of Sheffield.

Aufgrund der neuen Erkenntnisse ist die Genauigkeit früherer Vorhersagemodelle für Fossilfarben nun von 82 Prozent auf 61,9 Prozent gesunken. Die alten Modelle gingen davon aus, dass die Strukturen, aus denen Blau oder Grau hervorgehen kann, ausschließlich eine graue Färbung produzierten. Das mag zunächst wie ein Rückschritt klingen, aber tatsächlich liefern die neuen Erkenntnisse einen wertvollen Kontext, dank dem wir besser darauf schließen können, wie die urzeitlichen Tiere wohl ausgesehen haben.

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„So wie ich das sehe, lassen sich diese Studienergebnisse nur auf ein sehr kleines Gebiet direkt anwenden, aber dafür haben sie weitreichende Implikationen“, sagt der National Geographic Explorer Ryan Carney. Der Paläontologe von der University of South Florida hat den gefiederten Archaeopteryx erforscht und dabei ein besonderes Augenmerk auf seine Gefiederfärbung gelegt. „Die Unsicherheit ist dadurch gestiegen, aber wir haben es jetzt nicht mehr mit einer unbekannten Unbekannten zu tun, sondern mit einer bekannten Unbekannten.“

Strukturwandel

Die Studie ist nur der aktuellste Beitrag in dem Bestreben, die Farben urzeitlicher Tiere zu rekonstruieren – ein Bereich, der im letzten Jahrzehnt förmlich explodiert ist. Der Schlüssel zu dieser Farbrevolution war die Erkenntnis, dass mikroskopisch kleine Pigmentkörperchen namens Melanosomen versteinern können. In diesen Melanosomen sind zwei Varianten des Pigments Melanin enthalten, die verschiedene Farbtöne von Rotbraun bis Schwarz erzeugen können. Forscher konnten Melanosomen bereits aus einer ganzen Reihe von Fossilien extrahieren, von Vögeln über nicht flugfähige Dinosaurier bis hin zu Meeresreptilien.

Darüber hinaus können Vogelfedern ihre Farben auch durch feine Strukturen in ihrem Inneren erhalten. In den feinen Strahlen der Federäste streuen Melanosomschichten und das Strukturprotein Keratin das einfallende Licht, sodass nur bestimmte Wellenlängen reflektiert werden. Diese Strukturfarbe ist beispielsweise für die schimmernden Federn eines Pfauenrads oder den Regenbogenschimmer im Federkleid der Stare verantwortlich.

Frühere Studien lieferten bereits Hinweise darauf, dass auch einige Dinosaurierfedern eine Strukturfarbe aufwiesen. Der kleine Theropode Caihong juji schien beispielsweise eine prächtige Mähne aus schimmernden Federn zu besitzen, und der Microraptor mit seinen „vier Flügeln“ hatte wahrscheinlich ein schwarzes Gefieder mit einem bläulichen Schimmer.

Wer schon einmal Pfauenfedern in den Händen hielt, hat womöglich bemerkt, dass sich ihre Farbe ändert, wenn man sie aus unterschiedlichen Winkeln betrachtet. Dieses optische Phänomen wird als Irisieren bezeichnet. Nicht alle Strukturfarben funktionieren auf diese Weise. Die Federäste einiger Vogelfedern bestehe aus drei Schichten: einer äußeren Keratinschicht, einer schwammigen Mittelschicht und einer inneren Schicht aus Melanosomen. Durch diese Schichten kann die Feder blaues Licht aus vielen Blickwinkeln reflektieren – und diese nicht irisierenden Farben sind es, denen Blauhäher ihr blaue Farbe und einige Papageien ihre grüne Farbe verdanken.

Blau und Grau

Bei heute lebenden Vögeln haben die Melanosomen je nach der Farbe, die sie produzieren, zumeist eine charakteristische Form. Dasselbe sollte also auch für Melanosomen in Fossilien gelten. Schwarze sehen langgezogen aus, während rotbraune eher kugelförmig sind. Daher fragte sich Babarović, ob auch nicht irisierende Blautöne eine spezifische Melanosomenform haben.

Um das herauszufinden, untersuchten er und seine Kollegen die Melanosomen von E. brachyptera und von 72 Federn heutiger Vögel aus aller Welt. Bei dem versteinerten Vogelfossil waren die erhaltenen Melanosomen etwa dreimal so lang wie breit, was sich mit jenen Melanosomen deckt, die für eine blaue oder graue, nicht irisierende Färbung sorgen. Aber wenn Babarović zwischen den beiden unterscheiden wollte, musste er einen Familienstammbaum der lebenden Vögel und ihrer Gefiederfarben anlegen, um herauszufinden, in welcher Linie blaue bzw. graue Federn dominierten.

Bei der Auswertung seiner Analyse ergab sich eine 99-prozentige Chance dafür, dass E. brachyptera eine nicht irisierende Strukturfarbe aufwies, und eine maximal 19-prozentige Chance, dass es sich dabei um Grau handelte. Aller Wahrscheinlichkeit nach hatten die Federn des urzeitlichen Vogels also einen bläulichen Farbton.

Nun, da Babarović mit der Arbeit an seiner Promotion begonnen hat, will er sich ein umfassenderes Bild von der Evolutionsgeschichte blauer Vögel machen. Seine Leidenschaft für das Thema scheint jedenfalls ungebremst.

„Es gab Nächte, da konnte ich deshalb nicht schlafen“, sagt er. „Ich liebe es einfach.“

Der Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.