I Man hatte sie längst gesehen, nur falsch benannt
Schlägt man heute irgendein Dinosaurierbuch auf, sind die Tiere darin bunt. Kastanienbraune Schwänze, lange Federn mit schwarz-weißer Zeichnung, Körper mit dunklem Rücken und hellem Bauch. Vor zwanzig Jahren dagegen stammten all diese Farben allein aus der Hand der Illustratoren.
Fossilien sind grau, braun, haben eben die Farbe ihres Gesteins. Jeder Pinselstrich, der Farbe hinzufügte, war Fantasie, und die Illustratoren wussten das auch. Für die graugrüne Dinosaurierhaut in „Jurassic Park“ von 1993 galt genau dasselbe.
Damals war die Sache schnell gesagt: Farben werden nicht zu Fossilien. Dahinter standen zwei ziemlich handfeste Gründe.
Erstens sieht man an einem Fossil meist die Farben von Mineralien, von Oxidschichten oder von kohlenstoffhaltigen Rückständen. Mit dem Aussehen des lebenden Tieres haben sie nichts zu tun. Zweitens: Selbst wenn die ursprünglichen Pigmentmoleküle einmal vorhanden waren, waren sie nach zig Millionen Jahren längst zerfallen. Dass das Fossil noch da ist, heißt nicht, dass seine damaligen optischen Eigenschaften noch da sind.
Farben dienten lange als Musterbeispiel für eine bestimmte Art von Fehlen: Etwas ist erhalten geblieben, aber das Erhaltene trägt gerade die Eigenschaft nicht mehr, nach der man fragt. Die Knochen sind da, die Federabdrücke sind da, die Farben fehlen. In diesem Beitrag geht es darum, was später mit diesem Beispiel geschah. Es wurde teilweise widerlegt. Und was nach dieser Widerlegung folgte, ist wichtiger als die Widerlegung selbst.
Dabei gab es für die Behauptung, „von Farben kann grundsätzlich keinerlei Beleg erhalten bleiben“, längst Gegenbeispiele. Die Tintenbeutel von Kopffüßern wie Kalmaren und Kraken waren seit Langem für ihre schwarzen organischen Fossilreste bekannt. Schon 1973 verglich man die Infrarotspektren fossiler Tinte mit denen von heutigem Melanin.
2012 erbrachten direktere chemische Verfahren dann recht starke Belege für Eumelanin in zwei mindestens 160 Millionen Jahre alten Tintenbeuteln aus dem Jura. Tinte ist ein Extremfall: konzentrierteres Pigment geht kaum, und obendrein sitzt es von vornherein in einem Beutel.
Doch schon das zeigt, wie ungewöhnlich gut Moleküle wie Melanin erhalten bleiben können. 2009 lösten britische Forscher aus einem über 160 Millionen Jahre alten Jurafossil den Tintenbeutel eines kalmarartigen Tieres. Sie zerrieben die Tinte, rührten sie mit Ammoniakwasser an und zeichneten damit das Tier, von dem sie stammte.
Der Metallglanz fossiler Käfer und Nachtfalter eröffnet einen völlig anderen Weg. Bleiben Schichtstrukturen im Nanometermaßstab erhalten, lassen sich ihre Dicken und Abstände im Elektronenmikroskop messen. Mit optischen Modellen kann man dann zurückrechnen, welche Wellenlängen sie ursprünglich reflektierten.
Aus den Schuppenstrukturen auf den Flügeln 47 Millionen Jahre alter Nachtfalter errechnete man beispielsweise, dass die Oberseite ihrer Vorderflügel zu Lebzeiten gelbgrün gewesen war, ohne je nach Blickwinkel die Farbe zu wechseln. Untersuchungen an 15 bis 47 Millionen Jahre alten fossilen Käfern lieferten nebenbei schon ein Problem mit, das uns noch öfter begegnen wird: Die Farbe, die ein Fossil heute zeigt, muss nicht die Farbe des lebenden Tieres sein. Bei diesen Käfern waren die Nanoschichten sogar ausgesprochen gut erhalten. Verändert hatten sich die optischen Eigenschaften des Panzerwerkstoffs selbst. Dadurch verschob sich die reflektierte Farbe insgesamt zum roten Ende des Spektrums: Aus Blau wurde Grün, aus Gelb Orange.
Was vor der Debatte um Dinosaurierfarben tatsächlich lange fehlte, war also nicht „jede Information über Farbe“. Es fehlte eine Kalibrierungskette: eine verlässliche Verbindung, die Stoffe oder Nanostrukturen im Fossil wieder einer Farbkategorie des lebenden Tieres zuordnen konnte.
Die wichtigste Vorgeschichte aber lautet: Diese winzigen Körperchen hatte man längst unter dem Mikroskop gesehen.
Zunächst einmal: Wonach suchen wir überhaupt? Ob menschliches Haar oder menschliche Haut hell oder dunkel ist, hängt vom Melanin ab. Es steckt in winzigen Körnchen innerhalb der Zellen. Diese Körnchen heißen Melanosomen. Sie sind nur ein bis zwei Mikrometer lang und mehrere Dutzend Mal dünner als ein Haar.
Melanin wiederum gibt es in zwei Formen. Eumelanin macht schwarz und grau; Phäomelanin sorgt für rote und gelbe Töne. Ihm verdanken Rothaarige ihre Haarfarbe. In Vogelfedern sind die Körnchen mit Eumelanin meist länglich, wie kleine Würste. Die mit Phäomelanin sind überwiegend kurz und rund, wie kleine Fleischklößchen.
Die Grube Messel in Deutschland ist ein stillgelegter Ölschiefer-Tagebau. Vor 47 Millionen Jahren lag hier ein Vulkansee. Die Fossilien sind so gut erhalten, dass man die letzte Mahlzeit im Magen der Tiere erkennen kann. In den 1980er-Jahren wäre die Grube beinahe zur Mülldeponie geworden.
1983 beschrieb man in Fossilien aus Messel große Mengen mikrometergroßer Stäbchen und Kügelchen, unter anderem in Federn und Haaren. Die damalige Deutung: Mikroorganismen, die an der Verwesung des Weichgewebes beteiligt gewesen waren.
1995 entwickelten zwei weitere Forscher diesen Gedanken weiter. Ihrer Ansicht nach blieben die Umrisse der Federn durch einen organischen Film erhalten, den zersetzende Bakterien gebildet hatten. Später deutete man auch das Material um die Körperchen herum als extrazelluläre Polymere, die Bakterien ausgeschieden hatten.
Mit anderen Worten: Die Belege lagen die ganze Zeit unter dem Mikroskop. Man hatte sie gesehen, fotografiert und veröffentlicht. Man führte sie nur unter einem anderen Namen. Dieser Punkt ist wichtig, wenn man die folgenden zwanzig Jahre verstehen will. Dieselben Bilder können zwei völlig verschiedene Welten stützen.
Die eigentliche Wende kam 2008. Vier Forscher untersuchten erneut eine Feder aus der Unterkreide mit hellen und dunklen Bändern, gefunden in der brasilianischen Crato-Formation. Deren Kalkstein stammt vom Grund eines mehr als 110 Millionen Jahre alten Sees. Vor Ort wird er als Bodenbelag abgebaut; in den Platten stecken häufig Fossilien. Die Forscher verglichen diese Feder mit schwarzen Federn heutiger Vögel.
In den dunklen Bändern fanden sie dicht gepackte, länglich-ellipsoide, kohlenstoffhaltige Körperchen von etwa ein bis zwei Mikrometern Länge. In den hellen Bändern war dagegen im Wesentlichen nur der Federabdruck geblieben. Größe und Form der Körperchen sowie ihre Ausrichtung entlang der Federäste und Federstrahlen passten besser zu Melanosomen als zu einem wahllos ausgebreiteten Bakterienfilm.
Die beiden Arbeiten von 2010 gingen noch einen anderen Schritt weiter. Aus „in einer einzelnen Feder könnten Melanosomen erhalten sein“ wurde die systematische Beprobung von Dinosaurierexemplaren, die Zuordnung zu Farbkategorien und die Rekonstruktion der Zeichnung des ganzen Körpers. Das war ein großer Schritt. Und kaum war er getan, begannen die Schwierigkeiten.
II Neunundzwanzig Punkte
Im Januar 2010 erschien eine Arbeit online in „Nature“. Untersucht wurden Sinosauropteryx, Sinornithosaurus, Confuciusornis und eine einzelne Feder. Alle stammten aus den mehr als 120 Millionen Jahre alten Seeablagerungen und Vulkanaschen im Westen Liaonings, die ganze Bestände gefiederter Dinosaurier und früher Vögel begraben hatten: die Jehol-Biota. Mit dem Rasterelektronenmikroskop betrachtete man die mikrometer- bis submikrometergroßen Körperchen auf Federn und fadenförmigen Körperanhängen und verglich ihre Größe und Gestalt mit den Melanosomen heutiger Federn.
Die Forscher unterschieden zwei Arten von Körperchen: eher lange, stäbchenförmige und eher kurze, annähernd kugelige. Bei heutigen Vögeln entspricht die erste Form Eumelanin, die zweite Phäomelanin.
In verschiedenen Abschnitten des Schwanzes von Sinosauropteryx fanden sich unterschiedliche Typen. Die Autoren deuteten die schon mit bloßem Auge sichtbaren Schwanzringe deshalb als Zonen unterschiedlicher Pigmentierung und schlugen einen Wechsel zwischen Rotbraun und einer helleren Farbe vor. Sinosauropteryx war 1996 in Liaoning entdeckt worden, als erster Nichtvogeldinosaurier mit einem Federkleid. Nun bekam sein Schwanz Farbe: abwechselnd rotbraune und helle Ringe, ein bisschen wie bei einem Waschbären.
Im selben Jahr erschien in „Science“ eine weitere Arbeit. Ihr Gegenstand war Anchiornis, ein taubengroßer Dinosaurier, der vor rund 160 Millionen Jahren im heutigen Liaoning gelebt hatte. Diese Studie wurde später zur Vorlage für nahezu alle farbigen Dinosaurierrekonstruktionen. Zugleich bietet sie den besten Einstieg in diese Beweiskette. Die Forscher nahmen Proben aus den erhaltenen Bereichen von Kopf, Rumpf, Vorder- und Hintergliedmaßen und erfassten dabei unterschiedliche Federtypen. Insgesamt waren es 29 Stellen. Jede kam unter das Rasterelektronenmikroskop.
Die gemessenen Körperchen waren zwischen 100 und knapp 2.000 Nanometern lang. In den meisten Körperregionen überwogen längliche Eumelanosomen. An den äußeren Enden der Haubenfedern fanden sich annähernd kugelige Körperchen von etwa 500 Nanometern, die Phäomelanin entsprachen.
Zunächst brachten die Forscher einem statistischen Verfahren anhand schwarzer, grauer und brauner Federn heutiger Vögel mit bekannter Farbe das Klassifizieren bei. Diese Federn bildeten den Trainingsdatensatz. Anschließend ordneten sie die Körperchen aus dem Fossil mithilfe mehrerer Parameter den bekannten Kategorien zu: der Variation der Längsachse, der Schiefe der Verteilung der Querachse, dem Verhältnis von Länge zu Breite und der Dichte. Dieser Schritt heißt Diskriminanzanalyse.
Das Ergebnis war ein kleiner Dinosaurier mit klarer Zeichnung: ein überwiegend grauer Körper, lange Federn an Flügeln und Beinen mit weißem Grund und schwarzen Spitzen, die sich zu schwarz-weißen Mustern reihten, dazu eine rotbraune Haube und rotbraune Flecken im Gesicht. Die Zeichnung an Flügeln und Beinen, schrieben die Forscher, erinnere stark an die heutige gesprenkelte Hamburger Hühnerrasse. Zum ersten Mal hatte man einen Dinosaurier von Kopf bis Fuß eingefärbt.
Hier müssen wir kurz anhalten. Jetzt kommt der wichtigste Satz dieses Beitrags: Neunundzwanzig Punkte sind keine neunundzwanzig Pixel. Ein Handyfoto hat über zehn Millionen Pixel.
Zwischen 29 Punkten und einem durchgehend farbigen Ganzkörperbild liegt folgende Kette: Man nimmt an einer Stelle eine Probe, vermisst dort zahlreiche Körperchen und ordnet die Stelle einer Farbkategorie zu. Dann bestimmt man, zu welchem Federbereich sie gehört, und überträgt die Kategorie auf die benachbarten, nicht beprobten Federn desselben Typs. Zum Schluss verbindet ein Illustrator die Bereiche miteinander. Das Bild, das man im Netz sieht, ist ein durchgehendes Farbfeld. Die ursprünglichen Messungen stammen von 29 voneinander getrennten Stellen.
Auch die Zuverlässigkeit der Zuordnung ist nicht überall gleich. Die Arbeit hält ausdrücklich fest: Bei 24 der 29 Proben lag die Zuordnungswahrscheinlichkeit über 0,9. Bei drei weiteren betrug sie nur 0,56 bis 0,74. Das waren eindeutig unscharfe Zuordnungen.
An einigen Stellen gab es zudem so wenige Melanosomen, dass man von fehlender Pigmenteinlagerung ausging und sie entsprechend als „hell“ oder „nahezu weiß“ deutete. Probe Nummer 14 war im Merkmalsraum der Diskriminanzanalyse außerdem ein deutlicher Ausreißer.
Schwarz und Braun lassen sich anhand der Gestalt vergleichsweise gut voneinander trennen. Grau macht Schwierigkeiten. Es kann aus vielen unterschiedlichen Kombinationen von Form und Dichte entstehen, nimmt deshalb im Merkmalsraum mehr Platz ein und rückt näher an andere Kategorien heran. Die Autoren hielten selbst fest, dass Pigmente wie Carotinoide und Porphyrine keine Formen hinterlassen, die sich auf dieselbe Weise lesen lassen. Die Analyse kann daher nicht ausschließen, dass auch sie an der wirklichen Federfarbe beteiligt waren.
Noch etwas steht so gut wie nie neben den Rekonstruktionsbildern: Bei diesem Anchiornis-Exemplar war der Schwanz überhaupt nicht erhalten. Für die Abbildungen der Arbeit wurde er nach einem anderen, vollständigeren Anchiornis ergänzt. In dieser als Vorbild geltenden „Ganzkörperrekonstruktion“ stecken also Informationen aus drei verschiedenen Quellen: Messungen am untersuchten Exemplar, anatomische Ergänzungen anhand eines anderen Exemplars und die verbindende Arbeit des Illustrators.
Bleibt der Umfang der Kalibrierung. Der ursprüngliche Trainingsdatensatz der Anchiornis-Studie unterschied lediglich drei Kategorien: Schwarz, Braun und Grau.
Als das Team später auf die Methode zurückblickte, berichtete es für diese auf drei Antwortmöglichkeiten beschränkte Aufgabe eine Trefferquote von etwa 90 Prozent. Drei Kategorien, 90 Prozent: Mehr Gewicht hatte die Kalibrierungskette anfangs nicht.
Später wurden die Datenbanken tatsächlich größer. Eine häufig für Dinosaurier und frühe Vögel verwendete Vergleichsdatenbank wuchs auf 168 Federproben von 101 heutigen Vogelarten an.
Danach folgte eine Untersuchung, die 181 heute lebende Amnioten-Taxa umfasste. Ihr wichtigstes Ergebnis lautete allerdings keineswegs: „Die Zuordnung ist noch allgemeingültiger.“ Im Gegenteil. Der starke Zusammenhang zwischen Gestalt und Farbe erwies sich bei Vogelfedern und Säugetierhaaren als vergleichsweise aussagekräftig, ließ sich aber nicht einfach auf die Haut von Echsen, Schildkröten und Krokodilen übertragen.
2012 nahm man auch irisierende Federn und den Federtyp der Pinguine hinzu. Aus drei Antwortmöglichkeiten wurden fünf. Die Genauigkeit einer allein auf der Melanosomenform beruhenden Farbvorhersage sank auf etwa 82 Prozent. Als 2019 zusätzlich nicht irisierende Strukturfarben hinzukamen, blieben nur ungefähr 62 Prozent übrig. Besonders schlecht ließen sich Grau und diese Strukturfarben auseinanderhalten. Zwischen Form und Farbe gibt es keine eindeutige Nachschlagetabelle. Ihr Zusammenhang ist eine Wahrscheinlichkeitsbeziehung. Und diese Wahrscheinlichkeit hängt davon ab, mit welchen Tiergruppen man trainiert, welches Gewebe man untersucht, wie man die Farbkategorien einteilt und welches statistische Modell man verwendet.
III Melanosomen oder Bakterien
2014 veröffentlichten sieben Forscher eine Arbeit mit einem sehr direkten Titel: „Melanosomen oder Mikroben“.
Ihre Aussage war eng begrenzt und gerade deshalb schwerer zu entkräften: Die Mikroskopaufnahmen allein können Mikroorganismen nicht ausschließen.
Das Experiment setzte auf den Vergleich. Die Forscher stellten echte Melanosomen aus dem Inneren heutiger Hühnerfedern den Mikroorganismen gegenüber, die auf Federoberflächen wuchsen, sowie der Schleimschicht, die diese bildeten: ähnlich dem glitschigen Belag innen in einem Wasserrohr. Dafür verwendeten sie Rasterelektronenmikroskopie, Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie.
Anschließend untersuchten sie erneut eine fossile Feder, die Gansus yumenensis zugeschrieben worden war, und eine Reihe bereits veröffentlichter mikroskopischer Fossilaufnahmen. Das Ergebnis ließ sich in drei Sätzen sagen: Die Größen überschneiden sich. Die Formen überschneiden sich. Auch die Verteilungen können sich überschneiden.
Bei der Größe ist das besonders leicht zu verstehen. Melanosomen in Vogelfedern liegen gewöhnlich zwischen einigen Hundert Nanometern und etwa zwei Mikrometern. Sehr viele kugelige und stäbchenförmige Bakterien liegen aber in derselben Größenordnung.
Spätere Untersuchungen an fossilen Fröschen lieferten ein noch anschaulicheres Beispiel. Bestimmte Stäbchenbakterien werden 1,5 bis 2,5 Mikrometer lang. Und bei kugeligen oder ellipsoiden Körperchen lässt sich mit Rasterelektronenmikroskopie allein nicht einmal entscheiden, ob es sich um Kokken oder Melanosomen handelt. „Ungefähr ein Mikrometer“ unterscheidet also gar nichts. „Langes Stäbchen“ hilft nur begrenzt. „Kugel“ ist besonders heikel.
Auch die Form ist kein Schalter mit zwei Stellungen. Frühe populärwissenschaftliche Zeichnungen zeigten Eumelanosomen oft als Würstchen und Phäomelanosomen als Fleischklößchen. Zum Erklären ist das wirksam, zum Bestimmen zu grob. Schließlich gibt es auch unter Bakterien Kokken, Stäbchen und alle möglichen Zwischenformen. Bei Melanosomen selbst verändert sich das Verhältnis von Länge zu Breite ebenfalls stufenlos, und es ist je nach Gewebe verschieden.
Die Befürworter der Melanosomendeutung änderten später ihre Strategie. Statt einzelne Körperchen miteinander abzugleichen, verglichen sie die statistischen Verteilungen ganzer Gruppen. Ihr Argument: Die Körperchen fossiler Federn liegen insgesamt innerhalb des relativ engen Größen- und Formbereichs heutiger Melanosomen, während die Mikroorganismen in den Vergleichsversuchen eine weit größere Formenvielfalt zeigen. Damit hatte die Debatte ihre Gestalt verändert. Die Frage lautete nicht mehr: „Gibt es irgendein Bakterium, das wie ein Melanosom aussieht?“ Sie lautete: „Welcher Art von Struktur ähnelt die Verteilung dieser gesamten Gruppe am meisten?“
Entscheidend zugunsten der Melanosomen waren zwei weitere Arten von Belegen. Die erste betraf die Anordnung. In der Crato-Feder konzentrierten sich die Körperchen auf die ursprünglich dunklen Bänder und richteten sich entlang der Achsen von Federästen und Federstrahlen aus.
In den hellen Bändern gab es kaum entsprechende kohlenstoffhaltige Körperchen. Auch in heutigen Federn gelangen Melanosomen entsprechend der Entwicklungsstruktur der Feder in die Keratinzellen. Sie verteilen sich nicht beliebig über die Oberfläche.
Bei der irisierenden Feder aus Messel war der Aufbau noch konkreter. Die Körperchen bildeten an der Oberfläche der Federstrahlen eine durchgehende, dicht gepackte Lage; weiter innen waren sie lockerer angeordnet. Das passte zu den Strukturen heutiger Vogelfedern, die Dünnschichtinterferenz erzeugen. Ein zufällig entstandener Fäulnisbiofilm müsste gleichzeitig die anatomischen Grenzen der Feder, ihre Ausrichtung und die optisch erforderliche Schichtung nachbilden. Eine solche Erklärung verlangt offenkundig viel mehr Zusatzannahmen. Doch auch dieses Kriterium hat seinen Geltungsbereich. Gerade bei stark plattgedrückten Exemplaren, deren Keratin vollständig verschwunden ist und von denen nur eine Lage winziger Körperchen übrig bleibt, gehen solche topologischen Informationen verloren. Die Trennschärfe eines hervorragend erhaltenen Einzelfalls lässt sich deshalb nicht automatisch auf alle Fossilien übertragen.
Die zweite Art von Belegen betraf die Lage im Gewebe. Eine Untersuchung von 2016 an den Federn von Eoconfuciusornis, einem 130 Millionen Jahre alten Vogel, berichtete: Die Körperchen und die erhaltenen keratinartigen Strukturen standen räumlich so zueinander, wie es im ursprünglichen Federgewebe zu erwarten war. Zugleich gelangen molekulare Nachweise sowohl für Keratin als auch für Melanin.
Damit wurde die entscheidende Frage der Arbeit von 2014 direkt beantwortet. Heutige Melanosomen gehören schließlich in das Innere des Federgewebes; sie sind kein von außen kommender Bakterienfilm, der sich erst später auf der Oberfläche bildet. Das beweist nicht, dass sämtliche zuvor veröffentlichten Körperchen Melanosomen waren. Es stärkt aber erheblich die allgemeine Aussage, dass Melanosomen zusammen mit einer Feder an ihrem ursprünglichen Ort erhalten bleiben können.
Chemische Belege eröffnen einen dritten Weg. Gerade hier muss man die Regeln besonders deutlich machen. 2012 untersuchte man melanosomenähnliche Strukturen in den Augen eozäner Fische mit einem massenspektrometrischen Verfahren, das Molekülfragmente an der Oberfläche erfasst. Das Fragmentmuster stimmte mit dem von heutigem Melanin überein, und das Signal lag räumlich genau dort, wo die Körperchen lagen. 2015 ergänzte eine andere Gruppe diese Argumentationskette durch Diageneseversuche. Nach einer künstlichen Reifung bei 200 und 250 Grad Celsius näherten sich die Spektren heutigen Melanins zunehmend denen der Fossilien an.
Wenn ein Fossilspektrum von frischem Melanin abweicht, widerlegt das also nicht zwangsläufig das Vorhandensein ursprünglichen Melanins. Die Abweichung kann das reproduzierbare Ergebnis einer diagenetischen Umwandlung sein. Die Bestimmung beruht allerdings auf der statistischen Kombination mehrerer Fragmente. Kein einzelnes Signal gehört ausschließlich dem Melanin.
Für Elementkarten mit Synchrotronstrahlung gilt dasselbe. 2011 kartierte man Kupfer und andere Spurenelemente in fossilen Federn und zeigte, dass Kupfer in organisch gebundener Form dort konzentriert war, wo sich ursprünglich Melanin befunden hatte.
Die Stärke dieses Verfahrens liegt darin, dass sich größere Flächen abbilden lassen. Man sieht direkt, ob die Zeichnung auch chemisch in verschiedene Bereiche zerfällt. Seine Schwäche: Weder Kupfer noch Zink oder Calcium kommen ausschließlich in Melanin vor. Auch Sedimente und Mikroorganismen adsorbieren diese Elemente. Zudem können Mikroorganismen selbst Melanin herstellen.
Bei der Raman-Spektroskopie bestrahlt man eine Probe mit Laserlicht und liest die Molekülschwingungen aus. Ihre Lage ist besonders heikel: Melanin und viele ungeordnete kohlenstoffhaltige Materialien ergeben fast dieselben Spektren. Das Verfahren kann also sagen: „Hier ist kohlenstoffhaltiges Material, das mit Melanin vereinbar ist.“ Es kann nicht sagen: „Diese Körnchen sind Melanosomen.“
Zusammen ergeben die drei chemischen Beweiswege einen wenig gefälligen, aber genauen Satz: Ein melaninähnliches Signal nachzuweisen bedeutet nicht, dass jedes Körperchen auf dem Foto ein Melanosom ist. Man muss zusätzlich zeigen, dass Signal und Körperchen räumlich zusammenfallen. Und man muss Sediment, mikrobielles Melanin sowie andere Quellen kohlenstoffhaltigen Materials ausschließen.
Wo stehen wir also heute? Das hängt vom Einzelfall ab. Bei gut erhaltenen Funden, deren Körperchen zu den Federstrukturen und Farbbändern passen und mit den chemischen Signalen am selben Ort liegen, ist die Bakteriendeutung inzwischen eine sehr schwache Alternative. Bei isolierten Körperchen, die frei auf einer Gesteinsfläche liegen und weder eine erkennbare Gewebeposition noch eine chemische Bestätigung besitzen, bleiben Bakterien dagegen eine Herkunftsmöglichkeit, die ausgeschlossen werden muss.
Eine Methodenübersicht von 2020 schlug ein schrittweises Prüfschema vor. Praktisch läuft es auf genau das hinaus: jedes Exemplar einzeln prüfen, keine pauschale Freigabe erteilen. Das ist eine strenge Regel. Sie streicht die allgemeine Erlaubnis, sich auf „Methode X hat Melanosomen bereits bewiesen“ zu berufen, und legt die Beweislast zurück auf jedes einzelne Exemplar.
IV Formen verändern sich
Nehmen wir an, wir akzeptieren: Die Körperchen sind tatsächlich Melanosomen. Damit ist der Streit nicht zu Ende, er verlagert sich nur auf eine andere Ebene. In der zweiten Runde lautet die Frage: Wie weit trägt der Schritt von der Form zur Farbe, selbst wenn die Identität richtig bestimmt wurde? Hier gibt es fünf voneinander unabhängige Schwierigkeiten. Eine davon zu lösen heißt nicht, die nächste mitgelöst zu haben.
Die erste: Diagenese verändert Formen. 2013 setzten fünf Forscher heutige Federn hohen Temperaturen und hohem Druck aus, um ihre Reifung nach der Einbettung zu simulieren. Zu den Bedingungen gehörten 200 und 250 Grad Celsius bei einem Druck von ungefähr 250 Atmosphären.
Das Ergebnis war keineswegs, dass die Melanosomen zerstört wurden. Im Gegenteil: Sie konnten fortbestehen, nachdem andere Strukturen der Federn bereits deutlich abgebaut waren. Doch Größe, Form und räumliche Verteilung veränderten sich. Für manche Proben wurde eine lineare Schrumpfung von fast 20 Prozent angegeben.
Das traf eine verborgene Voraussetzung der Zuordnungskette genau ins Mark. Im heutigen Trainingsdatensatz stehen Längen, Breiten und Seitenverhältnisse, die keine Diagenese durchlaufen haben. Die fossilen Daten, die in das Zuordnungsmodell eingehen, sind dagegen Längen, Breiten und Seitenverhältnisse nach einer unbekannten thermischen Vorgeschichte. Verglichen wird nicht auf beiden Seiten dasselbe.
Wie groß die Veränderung ist, lässt sich ebenfalls nicht sicher sagen. In einer anderen Versuchsreihe von 2015 schrumpften die Melanosomen weitgehend proportional um zehn bis zwanzig Prozent. Im Experiment sind die Bedingungen festgelegt. Natürliche Fossilien haben dagegen jeweils ihre eigene Einbettungsgeschichte. Wir wissen inzwischen, dass sich die Form verändert. Wir wissen aber nicht, um wie viel sie sich bei jedem einzelnen Exemplar verändert hat.
Versuche von 2023 gingen noch einen Schritt weiter. Man bettete heutige melaninhaltige Federn in verdichtetes Sediment ein und ließ sie darin künstlich reifen. Das kam einem natürlichen Porensystem näher. Die Temperaturen reichten von 190 bis 300 Grad Celsius. Zwischen 190 und 225 Grad wurden aus unterschiedlich gefärbten Federn nach und nach ähnlich braune Spuren. Schwarze Federn, rotbraune Federn: Am Ende waren alle braun.
Gegen 250 Grad verstärkte sich die Karbonisierung. Gegen 300 Grad ging weiterer organischer Kohlenstoff verloren. Ein Detail werden wir später noch brauchen: Bei hohem Reifegrad scheint Eumelanin stabiler zu sein als Phäomelanin.
Bislang gibt es also keine Formel, mit der man die Maße im Fossil auf die Maße zu Lebzeiten zurückrechnen könnte. Vergleichsweise verlässlich ist es, unterschiedlich gefärbte Bereiche desselben Exemplars untereinander zu vergleichen, statt sie direkt mit frischen heutigen Federn abzugleichen.
Die zweite Schwierigkeit liegt noch tiefer: Selbst wenn die Form hundertprozentig unverändert erhalten wäre, müsste sie die Farbe noch lange nicht eindeutig festlegen.
Im zweiten Abschnitt war davon die Rede: Bei Vogelfedern funktioniert diese Beziehung recht gut; bei der Haut von Echsen, Schildkröten und Krokodilen versagt sie. Wie steht es mit Säugetierhaaren?
Eine groß angelegte Untersuchung von 2025 machte die Grenze noch deutlicher. Die Forscher vermaßen mehr als 7.600 Melanosomen von 59 heute lebenden Säugetierarten und zusätzlich einem Jurafossil. Das Ergebnis: Die Melanosomenform erklärte nur ungefähr ein Viertel der Variation des Rotanteils und weniger als ein Zehntel der Helligkeitsvariation.
Besonders anschaulich ist ein Beispiel: Afrikanische und Asiatische Elefanten haben unterschiedliche Körperfarben. Die Geometrie ihrer Melanosomen ist aber nahezu gleich.
Umgekehrt kann dieselbe Farbe aus unterschiedlichen Kombinationen entstehen. Zwischen der Gestalt der Körnchen und einer Farbe, die das menschliche Auge benennen kann, liegen noch die chemische Zusammensetzung des Pigments, Zahl und Packungsdichte der Körnchen, ihre Einbettung ins Keratin und die Art, wie das Licht gestreut wird. Frühe Modelle berücksichtigten davon meist nur zwei oder drei Punkte.
Die dritte Schwierigkeit sind Strukturfarben. Irisieren entsteht nicht durch die Farbe des Pigments selbst, sondern durch Schichtstrukturen im Nanometermaßstab aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Das Farbenspiel einer Seifenblase beruht auf demselben Prinzip.
In Federn können die Grenzflächen zwischen Melanosomen, Keratin und Luft dünne Schichten oder Mehrschichtsysteme bilden. Das an benachbarten Grenzflächen reflektierte Licht interferiert, bestimmte Wellenlängen werden verstärkt. Ändert sich die Schichtdicke, der Abstand der Melanosomen oder der Einfallswinkel des Lichts, verschiebt sich auch die Farbe des Reflexionsmaximums.
Um bei einem Fossil Irisieren festzustellen, genügt es deshalb nicht, Melanosomen zu finden. Man muss ihre Schichtung erkennen und die Abstände zwischen den Lagen messen können. Genau diese Größen verändert aber die Verdichtung. Schon eine Abstandsänderung von wenigen bis einigen Dutzend Nanometern kann die Farbe verändern.
Das klassische Beispiel ist Microraptor. Eine Untersuchung von 2012 beschrieb ihn als durchgehend tiefschwarz, mit einem blauschwarzen Glanz wie im Gefieder einer Krähe. Das Schwarz ist recht gut abgesichert: Es gibt viele Melanosomen, und ihre Form fällt in den Bereich tiefschwarzer Federn.
Der Glanz ist weniger gut abgesichert. Das ursprüngliche Keratin ist gewöhnlich verschwunden, und ein plattgedrücktes Fossil muss die damaligen Schichtabstände keineswegs bewahrt haben. „Sehr schwarz, möglicherweise glänzend“ ist daher weit belastbarer als „genau diese Stelle hatte einen blauschwarzen Metallglanz“.
Die vierte Schwierigkeit liegt in den blinden Flecken der Methode selbst. Carotinoide erzeugen eine Vielzahl gelber, orangefarbener und roter Töne. Das Rosa der Flamingos und das Gelb der Kanarienvögel beruhen auf ihnen. Porphyrine können Rot, Grün und weitere Farbtöne hervorbringen.
Diese Moleküle bilden keine Körnchen, deren Form sich auf diese Weise auslesen ließe. Schon die ursprüngliche Anchiornis-Arbeit räumte das ausdrücklich ein. Sie können durchaus Spuren hinterlassen, sind aber viel schwerer zu erkennen als Melanin. Selbst wenn chemische Marker nachgewiesen werden, lässt sich nur schwer sagen, wo sie ursprünglich im Tier saßen.
Die fünfte Schwierigkeit: Melanosomen gehören nicht allein in Federn und Haut. Bei heutigen Wirbeltieren enthalten auch das Pigmentepithel der Netzhaut, die Pigmentzellen der Haut und manche inneren Organe große Mengen davon. Wir selbst haben an der Rückwand des Augapfels eine Melaninschicht, die überschüssiges Licht schluckt, ähnlich dem dunklen Innenraum einer Kamera.
Untersuchungen an heutigen und fossilen Fröschen ergaben, dass innere Gewebe wie Leber, Lunge und Milz sogar mehr Melanosomen enthalten können als die Haut. Verwesungsversuche zeigen: Die meisten Melanosomen aus den Eingeweiden bleiben im Rumpf, doch Störungen, Verwesung und Wasserströmungen können einen Teil von seinem ursprünglichen Ort wegtragen. In einer Untersuchung an 73 fossilen Fröschen waren bei ungefähr 93 Prozent Melanosomen erhalten, die nicht von der Körperoberfläche stammten. Bei etwa einem Viertel dieser Funde erstreckte sich ihre Verteilung vom Rumpf bis in die Gliedmaßen.
Eine Schicht schwarzer Körperchen, die den Körperumriss bedeckt, muss deshalb nicht die „ursprüngliche Hautfarbe“ wiedergeben. Darunter können sich Melanosomen aus Augen, Leber, Bauchfell oder anderen Geweben mischen, die nach deren Abbau umverteilt wurden.
Die „Bestimmung von Melanosomen“ muss damit in Wirklichkeit zwei verschiedene Fragen beantworten: Sind das Melanosomen? Und aus welchem Gewebe stammen sie ursprünglich? Bei der ersten kann die Chemie helfen. Für die zweite bleibt vor allem die anatomische Lage entscheidend.
V Die Bilder, die korrigiert wurden
Wie verlässlich eine Beweiskette ist, prüft man am besten nicht an ihren Behauptungen. Man schaut darauf, an welchen Stellen sie korrigiert wurde und welche Ebene die Korrektur betraf.
Bei Sinosauropteryx waren die Änderungen besonders groß. Die berühmte Aussage von 2010 lautete, dass sein Schwanz helle und dunkle Ringe trug; außerdem deutete man einen Teil der Melanosomenformen als Hinweis auf Kastanienbraun oder Rotbraun. 2017 kartierte man mehrere Sinosauropteryx-Funde erneut systematisch. Die Ergebnisse bestätigten nicht nur die Schwanzringe. Hinzu kamen ein dunkler Rücken, ein heller Bauch, eine dunkle „Maske“ um die Augen wie bei einem maskierten Räuber und eine ausgeprägte Gegenschattierung.
Interessant ist die Richtung dieser Überarbeitung. Die Zeichnung gewann an Umfang: von den Schwanzringen zur Helligkeitsabstufung zwischen Rücken und Bauch und zur Gesichtsmaske. Bei den Farbtönen wurde man dagegen vorsichtiger. Seit die Probleme bei der Erhaltung von Phäomelanin und bei der Korrektur veränderter Formen sichtbar geworden sind, ist „unterschiedlich helle Bereiche mit unterschiedlicher Melaninverteilung“ eine weit sicherere Aussage als das Festhalten an einem präzisen kastanienbraunen Farbwert. Ein Bild kann zugleich reichhaltiger und vorsichtiger werden. Darin liegt kein Widerspruch.
Gansus yumenensis war ein früher Vogel, der vor mehr als 100 Millionen Jahren am Wasser lebte. Sein Fossil stammt aus Yumen in der chinesischen Provinz Gansu. Hier betraf die Überarbeitung eine andere, tiefer liegende Ebene. Frühere Arbeiten hatten die Körperchen in seinen Federn in die Beleglage für fossile Melanosomen aufgenommen.
2014 untersuchte die Arbeit „Melanosomen oder Mikroben“ diese Feder erneut. Ihr Urteil: Allein anhand der Körperchen im Rasterelektronenmikroskop lasse sich deren Identität nicht bestätigen. Korrigiert wurde hier also nicht ein bestimmter Farbton in einem „farbigen Porträt von Gansus“. Zur Debatte stand, ob das Objekt, das die Farbrekonstruktion stützen sollte, überhaupt richtig bestimmt worden war.
Archaeopteryx gilt oft als der älteste Vogel. Er lebte vor 150 Millionen Jahren im Gebiet des heutigen Deutschlands. Die Geschichte seiner einzeln gefundenen Feder ist noch verwickelter. Sie wurde 1860 oder 1861 in Deutschland ausgegraben und schon 1861 beschrieben, noch vor dem Skelett von Archaeopteryx. Ursprünglich wurde der Name Archaeopteryx dieser Feder gegeben.
Eine Untersuchung von 2012 deutete die berühmte Feder als stark melanisiert und annähernd schwarz und bezog sie in die Diskussion über die Gefiederfarbe von Archaeopteryx ein. 2013 kam eine andere Gruppe mithilfe chemischer Bildgebung mit Synchrotronstrahlung zu dem Schluss, dass vor allem die Spitze und die Außenfahne stark pigmentiert waren.
2019 machte laserinduzierte Fluoreszenz die Umrisse des Federkiels wieder sichtbar, die bei einer früheren Präparation entfernt worden waren. Nach Ansicht der Forscher passte die Feder zu keinem Federtyp am Körper von Archaeopteryx und stammte womöglich nicht einmal von ihm. 2020 argumentierte eine andere Gruppe erneut dafür, dass die Feder mit einer Zuordnung zu Archaeopteryx vereinbar sei.
Der lokale Abschnitt „von den Körperchen über das Melanin zum Schwarz“ blieb in diesem Streit weitgehend unangetastet. Zur Debatte stand etwas anderes: Gehört diese schwarze Feder überhaupt zu Archaeopteryx? Wo saß sie am Tier? Kann sie für das ganze Tier stehen? Eine richtige Messung garantiert nicht, dass das Gemessene im Rekonstruktionsbild an der richtigen Stelle sitzt. Eine genauere Farbmessung allein klärt weder Zugehörigkeit noch anatomische Lage; dafür braucht es weitere anatomische und taxonomische Belege.
Borealopelta war ein Dinosaurier aus der Gruppe der Ankylosaurier. 2011 stieß ein Baggerfahrer in einer kanadischen Ölsandmine auf ihn. Er war über fünf Meter lang und mehr als eine Tonne schwer. Haut und Panzer sind dreidimensional erhalten, wie bei einer Steinskulptur.
Die Arbeit von 2017 rekonstruierte aus organischen Hautresten eine Zeichnung mit dunklem Rücken und hellem Bauch und schlug einen rotbraunen Farbton vor. Wenn selbst ein so großes Tier diese Tarnung brauchte, müssen die Raubtiere, die es fraßen, ziemlich gefährlich gewesen sein. Auch dieser Fund eignet sich als Beispiel dafür, dass eine Zeichnung zuverlässiger sein kann als ein Farbname.
Breiter angelegte chemische Untersuchungen zeigten allerdings, dass schwefelhaltige aromatische Verbindungen und die Signale diagenetisch veränderten Melanins vom Reifegrad, von Schwefelungsprozessen und von anderen organischen Stoffen beeinflusst werden können. „Räumlicher Gradient einer Gegenschattierung“ und „genau rotbraun“ sind deshalb Aussagen von unterschiedlicher Stärke. Die einheitlich braune Farbschicht öffentlicher Rekonstruktionsbilder presst sie optisch zu ein und derselben Tatsache zusammen.
Das schönste Experiment führte man mit Psittacosaurus durch. Dieser pflanzenfressende Dinosaurier war etwa hundegroß und hatte einen Schnabel wie ein Papagei. Dunkler Rücken, heller Bauch: Dieses Muster ist bei heutigen Tieren häufig und heißt Gegenschattierung. Das Licht kommt von oben, der Bauch liegt ohnehin im Schatten. Färbt man den Rücken dunkel und den Bauch hell, erscheint das Tier flacher und ist schwerer zu entdecken.
Zunächst kartierten die Forscher anhand der erhaltenen Hautreste die Pigmentverteilung zwischen Rücken und Bauch von Psittacosaurus. Dann bauten sie nach den Skelettmaßen ein lebensgroßes Körpermodell, bemalten es gleichmäßig grau und setzten es zwei verschiedenen Beleuchtungen aus: diffusem Licht unter einem Blätterdach und direktem Sonnenlicht auf offenem Gelände.
Sie maßen die Schatten, die das Modell auf seinen eigenen Körper warf, und berechneten, welcher Übergang von Dunkel zu Hell nötig wäre, um diese auszugleichen. Die so vorhergesagte Grenzlinie verglichen sie mit der tatsächlichen Grenzlinie auf dem Fossil. Die bessere Übereinstimmung ergab sich für das diffuse Licht unter Bäumen. Daraus schlossen die Forscher, dass Psittacosaurus wahrscheinlich im Wald gelebt hatte.
Diese Kette wird von Glied zu Glied weicher. Die Verteilung heller und dunkler Stellen auf der Haut ist sichtbar und am stärksten abgesichert. Dass sie der Tarnung diente, ist eine Funktionsdeutung und schon weniger fest. Dass sie zum Licht unter einem Blätterdach passt, beruht auf einem optischen Modell.
Die Aussage, das Tier habe im Wald gelebt, enthält bereits Annahmen darüber, wie es gewöhnlich stand und sich bewegte. Sie ist am schwächsten abgesichert. Der Schluss von 2017, Sinosauropteryx habe „auf offenem Gelände gelebt“, folgt derselben Logik. Der letzte Satz darf nicht so sicher klingen wie der erste.
VI Was an dem Bild ist gemessen
Jetzt lässt sich die Frage vom Anfang beantworten: Wie viel in einer veröffentlichten farbigen Dinosaurierrekonstruktion wird tatsächlich von Messungen getragen?
Am klarsten zeigt es Anchiornis. Die Belege beziehen sich unmittelbar auf 29 Probenstellen und die benachbarten Federbereiche. Bei 24 dieser Stellen liegt die Zuordnungswahrscheinlichkeit über 0,9, bei einigen deutlich darunter. Zwischen diesen Punkten und einem durchgehenden Farbfeld des ganzen Körpers liegt die Interpolation. Der Schwanz ist nicht einmal ein erhaltener Teil dieses Exemplars.
Ein Rekonstruktionsbild lässt sich deshalb in vier Ebenen aufteilen. Die Ebene direkter Messungen: Größe, Form, Dichte und statistische Kategorie der Körperchen an den Probenstellen. Die Ebene räumlicher Extrapolation: Für die nicht beprobten Abschnitte desselben Federbereichs wird angenommen, dass sie den Probenstellen entsprechen.
Die Ebene anatomischer Ergänzungen: Federumrisse, die bei diesem Fossil fehlen, sich aber aus anderen Exemplaren erschließen lassen. Die künstlerische Ebene: fließende Übergänge, die genaue Sättigung, die Stärke des Glanzes, die Farbe der Augen und der Mundhöhle, sämtliche nicht erhaltenen Weichteile sowie Beleuchtung und Hintergrund.
Diese vier Ebenen nehmen im Bild völlig unterschiedlich große Flächen ein. Das Bild verrät aber nicht, wo ihre Grenzen liegen. Es ist ein wenig wie bei einem nachträglich kolorierten alten Foto. Die Aufnahme ist echt, die Farbe wurde später Strich für Strich hinzugefügt, und als Betrachter kann man kaum erkennen, welcher Strich begründet ist. Ein Bild ohne Legende legt drei unterschiedlich belastbare Arten von Wissen als eine einzige durchgehende Farbfläche vor uns hin. Wir erhalten einen optisch vollkommen gleichförmigen Gegenstand.
Eine Farbe verdient dabei eine gesonderte Betrachtung: Weiß.
In der Anchiornis-Studie wurden die Federbasen mit sehr wenigen Melanosomen als hell, annähernd weiß gedeutet. Als Analogie zu heutigen Vogelfedern ist dieser Schluss vernünftig.
Weiße Federn heutiger Vögel enthalten meist schlicht kein Pigment. Das Licht wird im Keratin in alle Richtungen gestreut, und die Feder erscheint weiß. Viele weiße Möwen haben dennoch schwarze Flügelspitzen. Melanin macht Federn widerstandsfähiger gegen Abnutzung. Wo die Beanspruchung am größten ist, kommt Schwarz zum Einsatz.
Logisch betrachtet kann „keine Melanosomen“ aber mindestens vier Dinge bedeuten: Ursprünglich war tatsächlich kein Pigment vorhanden, und die Stelle war weiß. Es gab andere Pigmente als Melanin, etwa Carotinoide. Es gab eine Strukturfarbe, die nicht auf Melanosomen angewiesen war. Oder Melanosomen und Gewebe gingen im Verlauf der Erhaltung verloren.
Daraus entsteht eine Asymmetrie: Für „schwarz“ gibt es oft positive Belege; „weiß“ stützt sich häufig zum Teil auf negative Belege. Beiden sollte man nicht denselben Beweisrang geben. Im Rekonstruktionsbild sehen sie jedoch gleich gewiss aus.
Hier gilt die Regel aus Essay 11: Wie aussagekräftig ein fehlender Fund ist, hängt davon ab, wie wahrscheinlich wir etwas gefunden hätten, wenn es vorhanden gewesen wäre. Die Frage lautet also: Hätte dieser Federbereich ursprünglich viel Melanin enthalten, wie sicher könnten wir unter denselben Erhaltungs- und Untersuchungsbedingungen Melanosomen nachweisen?
Nur wenn diese Wahrscheinlichkeit hoch ist, spricht die Leerstelle gegen eine ursprünglich melaninreiche Feder. Weiß beweist sie für sich genommen noch nicht. Auch die anderen Möglichkeiten bleiben offen, besonders ursprüngliche Carotinoide, die diese morphologische Methode gar nicht erfassen kann.
Öffentliche Abbildungen vermischen noch zwei andere Dinge: Farbkategorien und künstlerisch gewählte Farbwerte.
Eine Diskriminanzanalyse liefert gewöhnlich breite Kategorien wie „schwarz“, „grau“, „braun“ oder „rotbraun“, keinen eindeutigen Wert auf einer Farbpalette. Innerhalb derselben Kategorie können wirkliche Tiere erhebliche Unterschiede in Helligkeit, Sättigung und Glanz aufweisen. Das bestimmte Grau, Kastanienrot oder Blauschwarz in einer Abbildung zur Studie ist deshalb als „ein visuelles Beispiel, das die Farbkategorie der Arbeit erfüllt“ zu verstehen. Es ist kein einzigartiger Farbcode, den ein Messgerät aus dem Gestein herausgelesen hat.
Gibt es eine Regel, mit der man auch ohne Fachwissen etwas anfangen kann? Ja. Beim Betrachten einer Dinosaurierrekonstruktion sollte man „Zeichnung“ und „Farbname“ getrennt lesen. Helle und dunkle Bänder, Flecken, Augenmasken und Helligkeitsverläufe zwischen Rücken und Bauch gehören zur Zeichnung.
Solange der räumliche Zusammenhang vollständig erhalten ist, kann die Belegstärke für solche Zeichnungen recht hoch sein. Probieren wir es an Anchiornis: das schwarz-weiße Muster der Flügel, eine Federhaube auf dem Kopf, das ist Zeichnung. Ob diese Haube „nun kastanienbraun oder rotbraun war“, betrifft dagegen den Farbnamen. Dafür muss man drei Hürden nehmen: die Korrektur der Diagenese, die gruppenspezifische Zuordnung und die Dichte. Das liegt in der Belegstärke deutlich eine Stufe tiefer.
Die Regel hat einen Nebennutzen. Sie erklärt, warum Überarbeitungen immer zuerst die Farbnamen und erst danach die Zeichnung betreffen. Die Revision bei Sinosauropteryx sah genau so aus: Die Zeichnung wurde umfassender, bei den Farbnamen wurde man zurückhaltender. Dieselben neuen Belege können auf die beiden Ebenen in entgegengesetzter Richtung wirken.
Das ist keine übertriebene Forderung. Um die Farbe eines ganzen Körpers zu rekonstruieren, braucht man zahlreiche Proben, und oft muss man dafür Material zerstören.
Große Exemplare lassen sich nicht im Ganzen in ein Elektronenmikroskop schieben. Für einen einzigen Probenpunkt muss man häufig ein kleines Stück vom Fossil abschaben. In der wirklichen Forschung ist die Probendichte zwangsläufig begrenzt. Und eine begrenzte Zahl von Proben reicht möglicherweise nicht aus, um die Farbwechsel des ganzen Körpers zu erfassen. Diese Einschränkung gehört neben die Rekonstruktion, nicht versteckt in die ergänzenden Methodenmaterialien.
Das fertige Bild lässt leicht vergessen, dass die Belege unfertig sind. Bilder können Unsicherheit zeigen: durch Legenden, Leerstellen oder alternative Fassungen. Ohne solche Hinweise verwechseln wir eine klare Darstellung rasch mit gesichertem Wissen.
VII Wie weit derselbe Weg führt
Frühe Vögel sind die naheliegendste Erweiterung dieser Methode, schließlich stammt ihre Kalibrierung ohnehin vor allem von heutigen Vogelfedern. Confuciusornis, Eoconfuciusornis, verschiedene Enantiornithen und Vogelfedern aus Messel wurden zur Erforschung von Melanosomenformen, Gefiederzeichnungen und Strukturfarben herangezogen.
Eoconfuciusornis ist besonders wichtig. Dass Melanosomen und Keratin gemeinsam erhalten blieben, stärkt unmittelbar die Deutung, die Körperchen stammten aus dem Tier selbst. Wie verlässlich sie ist, hängt meist von einer sehr schlichten Sache ab: Lassen sich die Positionen von Federästen und Federstrahlen noch erkennen? Bei isolierten Körperchen ohne eindeutige Lage in der Federanatomie nimmt die Verlässlichkeit deutlich ab.
Am interessantesten sind derzeit die Mammaliaformen. Denn hier fielen erfolgreiche Übertragung und Warnung vor den Grenzen der Kalibrierung in dasselbe Jahr. 2025 erstellte man anhand von 116 heutigen Säugetierarten eine Datenbank für Melanosomen im Haar. Damit rekonstruierte man sechs Fossilien mesozoischer Mammaliaformen aus der Zeit vor etwa 165 bis 120 Millionen Jahren. Der Begriff Mammaliaformen umfasst Säugetiere und ihre nächsten, stammesgeschichtlich weiter zurückliegenden Verwandten, die damals meist nur mausgroß waren. Das Ergebnis war insgesamt sehr ähnlich: ein einheitlich dunkelbraunes Fell.
Im selben Jahr fand eine andere Untersuchung an mehr als 7.600 Melanosomen von 59 heute lebenden Säugetierarten einen insgesamt schwachen Zusammenhang zwischen Form und Haarfarbe sowie einen deutlichen Einfluss der stammesgeschichtlichen Verwandtschaft. Diese beiden Ergebnisse gehören nebeneinander. Man sollte sich nicht eines davon aussuchen.
Die ermutigende Seite: Trainiert man eigens mit Säugetieren und sagt nur breite Farbkategorien voraus, lässt sich ein brauchbares Signal gewinnen. Die begrenzende Seite: Bei Säugetierhaaren ist die Beziehung von Form zu Farbe alles andere als eindeutig. Mesozoische Fellfarben sollte man daher am besten als Wahrscheinlichkeitsvorhersagen verstehen. Die einfache Regel „Würstchen gegen Fleischklößchen“ aus der Frühphase der Vogelfederforschung lässt sich nicht einfach übernehmen.
Bei Meeresreptilien führte die Methode von den Federn zur Haut. In Hautresten von Ichthyosauriern, Mosasauriern und fossilen Lederschildkröten wurden Eumelanin und melanosomenähnliche Strukturen beschrieben. Daraus entstand die Vermutung, dass zumindest einige Ichthyosaurier eine insgesamt dunkle Körperoberfläche hatten, ähnlich heutigen Lederschildkröten. Man zog Vergleiche zu Tarnung, UV-Schutz und Wärmehaushalt heutiger Meerestiere. Eine Untersuchung von 2018 an einem anderen Ichthyosaurier aus dem Jura kam allerdings zu dem Schluss, er habe einen dunklen Rücken und einen hellen Bauch gehabt.
Doch in der Haut ist der Zusammenhang zwischen Form und Farbe weniger stabil als in Vogelfedern. Und bei Weichgeweben außerhalb von Federn wiegt das Problem wandernder Melanosomen aus inneren Organen besonders schwer. Auch hier gibt es daher zwei Stärken von Aussagen: „Im Hautbereich befindet sich Melanin“ kann gut abgesichert sein. „Aus der Form folgt, dass diese Hautstelle genau diesen Braunton hatte“ ist deutlich schwächer.
Fossile Insekten folgen einem anderen Zweig. Viele Farben ihrer Flügeldecken und Flügelschuppen entstehen durch Nanoschichten oder photonische Strukturen aus Chitin. Das metallische Grün mancher heutiger Käfer kommt so zustande. Aus erhaltenen Schichtabständen lässt sich die ursprüngliche Reflexion berechnen. Diagenese kann sie allerdings verschieben.
Der Weg zu den „Farben der Dinosaurier“ hat sich also längst gegabelt. Der eine Zweig nutzt Zellorganellen und Pigmentchemie als Stellvertreter, der andere nanooptische Strukturen. In Vogelfedern treffen beide bisweilen wieder zusammen, weil Melanosomen selbst optische Strukturen bilden können.
Wie weit reicht das zeitlich zurück? Lange lag der weithin zitierte älteste Nachweis im späten Karbon vor ungefähr 307 Millionen Jahren. In Fossilien aus Mazon Creek im US-Bundesstaat Illinois erkannte man melanosomenähnliche Strukturen in den Augen kieferloser Fische wie Neunaugen und Schleimaalen sowie an der Körperoberfläche von Neunaugen.
Auch das im dreizehnten Beitrag erwähnte Tully-Monster stammt von dort. Grundlage der Bestimmung waren Größe, Gestalt, Erhaltungsweise und die Beschränkung der Körperchen auf die ursprünglichen anatomischen Strukturen.
2026 sprang der Rekord auf ungefähr 518 Millionen Jahre zurück, ins Kambrium. In einigen der frühesten Wirbeltierfossilien aus Chengjiang in Yunnan fand man melaninhaltige Melanosomen, genau wie in der Schicht an der Rückwand unseres Augapfels, und wies auch chemische Melaninsignale nach. Diese Tiere hatten vier Augen am Kopf: ein Paar an den Seiten und zwei weitere oben auf dem Kopf.
Keiner dieser beiden Fälle liefert ein farbiges Ganzkörperporträt eines urzeitlichen Tieres. Die meisten Belege stammen aus Geweben wie den Augen, die ohnehin stark melanisiert sind. Deshalb sagen sie mehr darüber aus, wie lange Melanin erhalten bleiben kann, als darüber, wie fein sich die Farbe eines ganzen Körpers rekonstruieren lässt. In Schlagzeilen wurden diese beiden Fragen schon oft zu einer einzigen zusammengezogen.
Bei einer weiteren Art der Übertragung ist besondere Vorsicht nötig. Dieser Forschungsweg wurde auch für Fragen jenseits der Farbe genutzt. Mit Form und Verteilung von Melanosomen hat man über physiologische Veränderungen, die Evolution des Stoffwechsels, die Evolution der Federn und sogar die stammesgeschichtliche Stellung fossiler Tiere diskutiert. Die groß angelegte Studie von 2014 schlug sogar vor, die zunehmende Vielfalt der Melanosomen gefiederter Dinosaurier könnte mit umfassenderen physiologischen Veränderungen zusammenhängen.
Das Problem: Dieselbe Untersuchung belegte auch, wie stark die Melanosomenform von Gewebe und Tiergruppe abhängt. „Ähnlich geformte Melanosomen“ unmittelbar als starkes Verwandtschaftsmerkmal zwischen weit entfernten Gruppen zu verwenden birgt deshalb die Gefahr eines Zirkelschlusses. Man erschließt Gruppenverwandtschaften aus einer Größe, von der bereits bekannt ist, dass sie sich mit Gewebe und Gruppe verändert. Die Regeln dieser Veränderung wiederum hat man aus den Gruppenverwandtschaften abgelesen. Verglichen damit war der Umgang mit den spätkarbonischen Funden vorsichtiger. Dort nutzte man die anatomische Lage und die Schichtung der Pigmentzellen, statt das Seitenverhältnis eines einzelnen Körperchens als stammesgeschichtlichen Merkmalscode zu behandeln.
Eine tragfähigere Grenze bildet eine Reihe von Schlussfolgerungen, bei der mit jeder Stufe weniger erlaubt ist. Vom Melanosom zur Pigmentkategorie: Im passenden Gewebe und mit mehreren Beweislinien lässt sich das messen.
Von der Pigmentkategorie zur sichtbaren Farbe ist der Schluss probabilistisch. Von der sichtbaren Farbe zur Funktion gibt es mehrere mögliche Deutungen. Von der Funktion zu Verhalten und Umwelt hängt er von Modellen ab. Vom Verhalten zu evolutionären Ursachen lässt er sich nicht allein aus der Farbe ziehen. Mit jeder weiteren Stufe wird schwächer, was man sagen kann. Die öffentliche Vermittlung gibt aber gewöhnlich nur die letzte Stufe wieder.
VIII Nachdem ein Rest aufgenommen wurde
Nun können wir zur eigentlichen Frage dieses Beitrags zurückkehren. Wie Dinosaurier aussahen, ist nur die eine Hälfte. Die andere lautet: Was geschah, nachdem etwas zuvor grundsätzlich Unwissbares messbar geworden war? Die Kette, über die wir von den Körperchen bis zur Farbe lesen, wurde von Menschen geschaffen, um urteilen und vergleichen zu können. Solche Gebilde nennt diese Reihe Aufbau.
Halten wir zunächst fest: Die frühere Unmöglichkeit wurde tatsächlich aufgehoben. Heute lässt sich recht verlässlich sagen, dass manche gut erhaltenen fossilen Federn, Haut- und Augengewebe ursprüngliches Melanin oder ursprüngliche Melanosomen enthalten, beziehungsweise deren diagenetische Reste.
Manche Exemplare tragen wirkliche helle und dunkle Bänder, Flecken, Masken oder Pigmentgradienten zwischen Rücken und Bauch. Dazu gehören die Schwanzringe von Sinosauropteryx, die schwarz-weiße Flügelzeichnung von Anchiornis sowie der dunkle Rücken und helle Bauch von Psittacosaurus und Borealopelta. In gut erhaltenem Gewebe vom Typ einer Vogelfeder sprechen sehr lange, schmale und dicht gepackte Melanosomen gewöhnlich für stark eumelanisierte schwarze oder dunkelbraune Bereiche. Das sind keine kleinen Erkenntnisse. Vor zwanzig Jahren standen sie alle in der Spalte „grundsätzlich nicht erkennbar“.
Entscheidend ist aber, wie diese Grenze aufgehoben wurde. Es heißt nicht einfach: „Endlich lassen sich Farben messen.“ Vielmehr wurde ein als Ganzes nicht Rekonstruierbares in mehrere Glieder zerlegt, die sich jeweils messen lassen und jeweils eigene Fehler mitbringen.
Kaum war es zerlegt, tauchten neue Reste auf. Was der Aufbau nicht aufnehmen und zugleich nicht beseitigen kann, nennt diese Reihe Rest. Und es blieb nicht bei einem einzigen. Wie viel hat die Diagenese verändert? Bei jedem Fossil etwas anderes; eine allgemeine Konstante gibt es nicht. Die Zuordnung von Form zu Farbe hängt von Tiergruppe und Gewebe ab. Bei Vogelfedern ist sie verwendbar, bei Krokodilhaut nicht.
Farbmechanismen jenseits von Melanin bilden einen systematischen blinden Fleck: Viele Gelb-, Orange- und leuchtende Rottöne beruhen auf anderen Pigmenten, viele Blautöne auf anderen Nanostrukturen. Aus der Form von Melanosomen allein lassen sie sich nicht ablesen. Die Körperchen können aus anderen Organen stammen; eine schwarze Schicht muss keine schwarze Haut sein. Auch die Probendichte ist begrenzt: Ein großes Fossil passt nicht als Ganzes ins Elektronenmikroskop.
Einen Punkt übersieht man hier leicht: Diese neuen Reste sind keine Bruchstücke des alten Rests.
In dem alten Rest „Farben lassen sich nicht rekonstruieren“ kam die Frage „Um wie viel Prozent ist etwas bei der Diagenese geschrumpft?“ überhaupt nicht vor. Sie konnte darin gar nicht vorkommen. Gibt es kein messbares Objekt, gibt es auch keine Frage nach seiner Verformung.
Ebenso wenig konnte man sagen: „Die Zuordnung von Form zu Farbe versagt bei Krokodilhaut“, bevor es diese Zuordnung überhaupt gab. Entfaltet sich der Aufbau um eine Ebene, entfaltet sich auch der Rest um eine Ebene. Die neuen Reste sind Erzeugnisse des neuen Aufbaus, keine Rückstände eines unvollständig beseitigten alten Rests.
Der Rest entsteht hier durch genau den Schritt, der Unmessbares messbar macht. Er wächst zusammen mit dem Können. Je leistungsfähiger dieses wird, desto konkreter wird er. Deshalb darf man nicht meinen, die Reste würden schon verschwinden, wenn die Methode nur noch ein wenig besser wäre.
Es gibt außerdem ein Problem der Richtung. Es reicht tiefer als alle bisher genannten.
Am deutlichsten sieht diese Methode Schwarz, Dunkelbraun, einen Teil der Grau- und Rotbrauntöne sowie den Strukturglanz, an dem Anordnungen von Melanosomen beteiligt sind. Am leichtesten übersieht sie das Gelb, Orange und leuchtende Rot der Carotinoide; nicht erhalten gebliebene Moleküle anderer Pigmente; Blau- und UV-Farben aus Nanostrukturen von Keratin und Luft, bei denen Melanosomen nicht die Hauptbestandteile sind; und Grün, das durch ein Zusammenspiel mehrerer Mechanismen entsteht. Dazu kommt der Befund von 2023: Bei hohem Reifegrad scheint Eumelanin stabiler zu sein als Phäomelanin.
Zusammen ergibt sich: Schon auf der Ebene der Methode neigt unsere Rekonstruktion der mesozoischen Farbenwelt zu Schwarz und Dunkelbraun. War ein Dinosaurier durch andere Pigmente leuchtend gelb, könnte die Methode dieses Gelb übersehen. Das wäre aber noch kein Grund, ihn braun zu malen.
Im elften Beitrag ging es um Erhaltungsverzerrung: Was kann überhaupt zum Fossil werden? Die Verzerrung hier liegt einen Schritt weiter hinten. Die Fossilreste sind bereits vorhanden, sie tragen tatsächlich Informationen, und die Verzerrung steckt im messbaren Stellvertreter selbst.
Die Eigenschaften, die dieser Stellvertreter sichtbar macht, und die Eigenschaften, die damals tatsächlich existierten, sind nicht dieselbe Menge. Aussagen wie „Mesozoische Säugetiere waren im Allgemeinen dunkelbraun“ sollte man deshalb zweimal lesen. Beim ersten Mal liest man, was sie sagen. Beim zweiten fragt man: Würde die Methode es sehen, wenn einige davon leuchtend gelb gewesen wären?
Damit liegt der vollständige Ablauf vor uns, in dem ein Rest in den Aufbau aufgenommen wird.
Bringt man diese zwanzig Jahre in ihre zeitliche Reihenfolge, tritt die Form hervor. Zunächst gab es keinen messbaren Stellvertreter. Dann fand man einen. Man entdeckte, dass er falsch bestimmt sein könnte. Chemische und topologische Prüfungen kamen hinzu.
Man akzeptierte seine Identität teilweise. Man entdeckte, dass sich seine Messwerte bei der Diagenese verändern. Man stellte fest, dass auch die heutige Zuordnung selbst von Tiergruppe und Gewebe abhängt. Jeder Schritt schließt eine Lücke und öffnet zugleich eine neue.
Das schiebt die Farben keineswegs zurück ins „Unwissbare“. Im Gegenteil: Heute lässt sich über Dinosaurierfarben weit mehr sagen als vor zwanzig Jahren. Und jeder Satz bringt Fehlerquellen mit, denen man nachgehen kann. Allein diese Nachverfolgbarkeit ist ein Gewinn. Sie macht aus Uneinigkeit einen Streit, den man austragen kann, statt bloß aneinander vorbeizureden.
Aber das Bild ist noch immer nicht geschlossen. Von seinen vier Ebenen ist nur die erste gemessen. In seinem Farbraum liegt ein ganzer Bereich außerhalb der Methode. Jede neue Erkenntnis lässt direkt neben sich eine neue Frage zurück.
Wir dürfen weiterzeichnen. Nur sollten wir bei jedem Strich wissen, welche Farben aus dem Fossil kommen und welche wir ihm geliehen haben.