Dieser Artikel erschien zuerst in unserem Journal für Natur (Ausgabe 5/2021).
Von der Ameise bis zum Dinosaurierschädel: In der Sammlung des Museums für Naturkunde Berlin lagert ein wertvolles Naturerbe. Nun wird es umfassend erschlossen und aller Welt digital zugänglich gemacht – für die Gestaltung einer lebenswerten Zukunft.
Die Grabwespen machen den Anfang. Jedes einzelne der 40.000 Tiere in der Sammlung des Museums für Naturkunde Berlin wird ein digitales Abbild bekommen. Forschende in München, São Paulo oder Tokio werden feinste Details ihrer kräftigen Kiefer, die sie zum Graben nutzen, am Bildschirm untersuchen können.
An einem Vormittag im November läuft im Museum für Naturkunde Berlin die automatisierte Massendigitalisierung der Grabwespen bereits auf Hochtouren, gerade sind die Individuen der Familie Crabronidae dran. Digitalisierungstechniker:innen nehmen die kleinen Hautflügler aus den Sammlungskästen, stecken sie mit ihren Nadeln auf Metallstäbe und lassen sie über ein Förderband zu den Kameras reisen. Blitze leuchten auf. Jedes Exemplar wird von drei Seiten jeweils bis zu 30-mal abgelichtet. Astata boops erscheint auf einem Bildschirm, scharf vom Kiefer bis zum schwarzroten Hinterleib – eine perfekte Grundlage, um wissenschaftliche Fragen zu beantworten, eine Art zu bestimmen etwa.
Alle 15 Millionen Insekten der Sammlung des Museums für Naturkunde Berlin sollen in den nächsten zehn Jahren auf diese Weise digital erfasst und in moderne Sammlungskästen einsortiert werden. Nach den Wespen folgen Bienen und Ameisen, dann Käfer, Fliegen und Schmetterlinge. Die Massendigitalisierung ist ein Teil des Bestrebens, die Sammlung umfassend zu öffnen und für jeden zugänglich zu machen, was bisher nur Wissenschaftler:innen vorbehalten war.
Die Öffnung selbst ist dabei öffentlich: Besucher:innen können in der neuen Ausstellung digitize! live mitverfolgen, wie mehrere tausend Insekten am Tag ein digitales Abbild erhalten. "Wir wollen die Menschen an unserer Arbeit teilhaben lassen und Prozesse zeigen, statt nur die Ergebnisse", sagt Stephan Junker, der Geschäftsführer des Museums für Naturkunde Berlin, das eines von acht Forschungsmuseen der Leibniz-Gemeinschaft ist. "Es geht uns darum, sichtbar zu machen, was es bedeutet, eine naturkundliche Sammlung digital zu erschließen, zu erhalten und wissenschaftliche Erkenntnisse aus ihr zu gewinnen."
Ein Ort, der Dialog und Teilhabe ermöglicht
Mit der Ende Oktober angelaufenen Massendigitalisierung steckt das Museum für Naturkunde Berlin bereits mitten in der Umsetzung seines Zukunftsplans, für den es vom Bund und vom Land Berlin 660 Millionen Euro zugesagt bekommen hat. Mit dem Geld sollen das teils marode Gebäude an der Invalidenstraße saniert und ein weiterer Museumsstandort im Technologiepark Adlershof geschaffen werden, um Teile der Sammlung neu aufzustellen und zu beforschen. Rund 80 Millionen Euro der Gesamtsumme stehen aber auch für die "Sammlungserschließung" bereit – die digitale Erfassung, Inventarisierung, Konservierung und zeitgemäße Unterbringung der rund 30 Millionen Objekte, von denen rund 80 Prozent noch in historischen Schränken und unsanierten Sammlungsräumen liegt.
Die Öffnung der Sammlung steht für einen Richtungswechsel in der Arbeit des Museums – hin zu mehr Dialog, Teilhabe und Relevanz. "Dass wir für die Wissenschaftscommunity wichtig sind, wissen wir seit 200 Jahren", sagt Museumsdirektor Johannes Vogel. "Unser Ziel ist es jetzt, eine breite Nutzung durch Menschen unterschiedlicher Herkunft zu ermöglichen und die Gesellschaft zu ermutigen, ihre Fragen an uns zu richten, statt nur unsere eigenen zu beantworten. Wir wollen ein Ort sein, an dem diskutiert und um die besten Lösungen für die Probleme unserer Zeit gerungen wird."
Wenn zum Beispiel eine kleine Grabwespe digitalisiert wird, ist das ein Weg, sie für die globale Wissenschaft verfügbar zu machen und neue Sichtweisen auf die Art zu ermöglichen. Es kann aber auch ein Startpunkt für gesellschaftliche Debatten sein – etwa über Klimawandel. Denn Grabwespen, die trocken-heiße Lebensräume lieben, können ein Vorbote für die Erhöhung der Durchschnittstemperaturen oder gar die Ausbreitung von Wüsten sein.
Eine Sammlung voller Überraschungen
"Der Wert unserer Sammlung liegt in den einzigartigen Objekten und den unerschöpflichen Informationen, die sie in sich tragen", sagt Christiane Quaisser, eine der beiden Leiterinnen des Forschungsbereichs Zukunft der Sammlung, in dem rund 130 Mitarbeiter:innen damit beschäftigt sind, eine der weltweit bedeutendsten naturkundlichen Sammlungen fit für die Zukunft zu machen. "Wir bewahren hier um die 170.000 Typusexemplare auf, also die Urmeter für Arten, auf die Forschende aus aller Welt zurückgreifen", sagt Quaisser. So wurde der Guppy, der heute in Aquarien rund um den Globus schwimmt, zum ersten Mal 1859 in Berlin beschrieben, ebenso die Millionärsschnecke oder der ausgestorbene Beutelwolf. Auch die Typproben vieler Mineralien lagern in der Invalidenstraße, etwa der Uraninit, aus dem der Berliner Apotheker Martin Heinrich Klaproth 1789 das chemische Element Uran isolierte.
Wie wichtig es ist, eine solche Weltsammlung zu erhalten und zu öffnen, zeigen die überraschenden Antworten, die immer wieder in ihr gefunden werden: neue Arten etwa oder Missing Links, also fehlende Bindeglieder im Baum der Evolution. 2016 etwa fand ein internationales Forscherteam die ausgestorbene Spinnentierart Idmonarachne brasieri und erkannte in dem 305 Millionen Jahre alten Fossil einen Missing Link auf dem Weg zu den heutigen Webspinnen. Auch Megalara garuda, eine Grabwespenart mit monströsem Kiefer, deren Männchen sechs Zentimeter groß werden können, lag seit den 1930er Jahren in einem Schrank verborgen – und wurde 2011 erstmals wissenschaftlich beschrieben. Forscher:innen des Museums für Naturkunde Berlin haben den ältesten indirekten Nachweis für Viren in der Erdgeschichte erbracht, sie haben Knochenkrankheiten an Dinosauriern nachgewiesen, die Aufschluss über den Ursprung von Knochentumoren geben und anhand von Wanderfalkeneiern festgestellt, warum deren Population in Deutschland so stark zurückgegangen ist: weil das Insektizid DDT die Eierschalen dünner werden lässt und diese zerbrechen, bevor die Küken schlüpfen. "So greift die Forschung immer wieder auf unsere Sammlungsobjekte zurück", sagt Quaisser.
Die Rettung der Felle
Doch was erforscht werden soll, muss auch gut erhalten sein. "Wir kämpfen ständig gegen Zerfallsprozesse an, denn viele Objekte zersetzen sich auf natürliche Weise", sagt Quaisser. Auch Konservierungsmethoden waren früher nicht auf langfristigen Erhalt ausgelegt. "Viele unserer Säugetierfelle, etwa von Zebras oder Antilopen, sind akut vom Zerfall bedroht, weil sie mit Säuren oder Gerbstoffen behandelt wurden, die mit den Jahren die Hautstruktur zersetzen." Rund 80 Prozent der 30.000 Felle in der Sammlung seien gefährdet. Quaisser hat mit ihrem Team Methoden entwickelt, um sie zu retten. "Viele unserer Felle sind einzigartige Zeitzeugen", sagt sie. "Wir wissen jetzt, wie wir besonders wertvolle Exemplare behandeln können, um Zerfallsprozesse aufzuhalten."
Auch für andere Objektarten laufen Versuche, etwa für Mineralien, um Alterung und Zerfall zu stoppen, ohne zum Beispiel die DNA oder Isotope durch bissige Chemikalien zu zerstören. Denn wenn irgendwann einmal jemand herausfinden will, an welcher Stelle der Nahrungskette zum Beispiel eine bestimmte Schneckenart stand, wovon sie sich ernährt hat oder wie es um ihr Habitat bestellt war, könnte es nötig sein, ein kleines Stück der Originalschnecke mithilfe der Massenspektrometrie auf stabile Isotope hin zu untersuchen. Genauso können Objekte wertvolle Informationen enthalten, die sich mit heutigen Technologien noch gar nicht auslesen lassen. "Wir müssen unsere Sammlung so sichern, dass sie auch in Zukunft Antworten auf alle erdenklichen Fragen liefern kann", sagt Quaisser.
Schneckenhäuser in Wissenswolken
Astata boops, die Grabwespe mit dem schwarzroten Hinterleib, wird wie jedes Präparat oder Fossil im Museum künftig ein virtuelles Eigenleben entwickeln. Über einen Identifikationscode, der über einen QR-Code mit dem physischen Original verbunden ist, wird Astata boops im Internet auffindbar sein – und im Zentrum einer wachsenden Wissenswolke schweben. "Es fängt mit den Basisinformationen auf den Etiketten an, die gescannt werden, und geht weiter mit digitalen Abbildern des Objekts, etwa den hochauflösenden Fotografien aus der Massendigitalisierung, 3-D-Modellen oder CT-Scans, bis hin zu DNA- Sequenzen und Links zu relevanten Forschungspublikationen", sagt Jana Hoffmann, die mit Christiane Quaisser den Forschungsbereich "Zukunft der Sammlung" leitet. Expert:innen aus der weltweiten Wissenschaftscommunity und den Bürgerwissenschaften sollen die Wissenswolken anreichern können. "So entsteht ein immer größerer Wissensspeicher, der möglichst vielfältige Perspektiven einbezieht, auch aus den Herkunftsländern unserer Objekte", sagt Hoffmann. "Über einheitliche Datenstandards wird er mit anderen Wissensspeichern weltweit vernetzt." Für diese Mammutaufgabe kooperiert Hoffmann mit Technikunternehmen und holt neue Berufsklassen ans Museum, die mit den Sammlungspfleger:innen zusammenarbeiten – Informatiker:innen, Softwareentwickler:innen, Medienwissenschaftler:innen.
Wer früher die Biologie der Millionärsschnecke erforschen wollte, musste sich Informationen aus verstreuten Fachbibliotheken zusammensuchen, naturkundliche Sammlungen weltweit besuchen, darunter die des Museums für Naturkunde Berlin, um dort das Typusexemplar zu studieren, alte Etiketten entziffern. Heute helfen Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz dabei, die vielfältigen Daten aufzuarbeiten, etwa durch Schrift- oder Mustererkennung. Über ein Datenportal werden künftig alle Objekte des Museums für Naturkunde durchsuchbar sein. "Egal, welche Interessen oder Fragen jemand an unsere Sammlung hat, sie oder er braucht nur an einem Faden ziehen und bekommt alle relevanten Informationen", sagt Hoffmann. Ein Einzelobjekt kann so zum Ausgangspunkt für eine virtuelle Reise werden, die ganz neue Sichtweisen eröffnet. "Man könnte etwa danach fragen, welche Objekte von Frauen gesammelt wurden, von einem bestimmten Breitengrad stammen oder aus einem kolonialen Kontext", sagt Hoffmann. Oder einfach nur wunderschöne Prachtkäfer nach Farbnuancen sortieren, wie es der Künstler Michael Scheurl gemacht hat.
Anders als naturkundliche Fachdatenbanken, die oft nur Expert:innen verstehen, wendet sich das Datenportal des Museums für Naturkunde Berlin an die breite Öffentlichkeit. Schon jetzt lassen sich tausende Tierstimmen anhören, historische Zeichnungen von Algen oder Fotografien von Heuschreckenpräparaten betrachten, sortieren, herunterladen, auf einer Weltkarte verorten. "Wir hoffen, dass möglichst viele Menschen Ideen entwickeln, was sie mit unseren Digitalisaten machen könnten", sagt Museumsdirektor Johannes Vogel. "Wir sehen uns als Partner für die Vorstellungskraft und wollen eine Resonanz erzeugen, die weit über die Forschung hinausreicht." In Inspirationsworkshops mit Bürgerwissenschaftler:innen, Unternehmen, Bildungseinrichtungen, Kunstschaffenden und der breiten Öffentlichkeit wurde bereits ausgelotet, wie vielfältig die Nutzung der Sammlung sein könnte – und wie die Daten dafür aufbereitet sein müssen.
Andere einfach mal machen lassen
Wie Vorstellungskraft kraft die Objekte des Museums für Naturkunde zum Leben erwecken kann, beweist etwa die Virtual-Reality-Installation Inside Tumucumaque. Wie ein Pfeilgiftfrosch kann man mit ihr über den Regenwaldboden hüpfen oder wie eine Vampirfledermaus durch die Baumkronen flattern und den Amazonas-Regenwald so aus der Perspektive seiner tierischen Bewohner erleben – wissenschaftlich fundiert durch die Expertise des Museums für Naturkunde Berlin und hinterlegt mit Aufnahmen aus dessen Tierstimmenarchiv. Die Virtual-Reality-Installation ist eine von mehr als 20 Kooperationen, die über die Plattform Mediasphere for Nature bereits mit der Kultur- und Kreativszene entstanden sind.
"Die Digitalisierung kann Museen helfen, für die junge Generation attraktiv zu bleiben und sie früh für ihre Themen zu begeistern", sagt Lisa Ihde, die am Hasso-Plattner-Institut der Universität Potsdam IT-Systems Engineering studiert. Die 25-Jährige hat bereits vier Mal am Kultur-Hackathon Coding Da Vinci teilgenommen, bei dem Kulturinstitutionen offene Daten für kreative Softwareentwicklungen bereitstellen. Zwei Mal hat sie sich für Datensätze aus dem Museum für Naturkunde Berlin entschieden, programmierte mit ihrem Team etwa die Selfie-App Snail Snap, die auf 6.000 Aufnahmen von Schneckengehäusen zurückgreift. Das Ergebnis sind künstlerische Porträtmosaike im gedeckten Farbspektrum kalkiger Schalen, hinterlegt mit biologischen Informatio- nen zu jeder einzelnen Art. Die App wurde mehrfach ausgezeichnet. "Wer hat schon Lust, sich Schneckengehäuse, die in Schubladen liegen, nur anzuschauen", sagt Ihde. "Mit Snail Snap kann man sich mit ihnen beschäftigen und dabei richtig Spaß haben."
In diesem Jahr startete das Museum für Naturkunde auch einen eigenen Hackathon. Unter dem Motto #YourOceanSound komponierten die Teilnehmer:innen fast 30 Musikstücke aus Tonaufnahmen der Unterwasserwelt der Meere, darunter Gesänge von Buckelwalen, Laute von Pinguinen oder Seeleoparden, das Bersten und "Singen" von Meereseis, Motorlärm von Schiffen. "Gerade für Jüngere ist dieser Remix-Gedanke sehr ansprechend, also zu überlegen: Wie kann ich die Dinge des Museums verändern, Neues daraus schaffen, künstlerisch damit umgehen?", sagt Hoffmann. "Wir wollen mit solchen Kooperationen einfach mal loslassen und andere machen lassen."
Naturwissen als Versicherungspolice
Doch die Vorstellungskraft kann auch zu konkreten Innovationen führen. In den Inspirationsworkshops kamen Ideen auf, Spinnenbeine als Vorlage für Roboter zu nutzen oder Funktionsprinzipien von Saugorganen für die Entwicklung von Unterwasserausrüstung – also tierische Baupläne für technische Entwicklungen zu nutzen, ein Bereich, der Bionik genannt wird. Nach dem Vorbild von Haifischhaut sind bereits Schwimmanzüge mit geringer Reibung entstanden oder Schiffsanstriche, die vor Seepocken schützen. Auch Haiproteine wurden für Therapieansätze gegen Alzheimer erforscht.
Überhaupt Medizin. Viele der Wirkstoffe, die Menschen vor Krankheiten bewahren, entstammen der Natur. Am Museum für Naturkunde Berlin untersucht eine Forschungsgruppe etwa die genetischen Grundlagen für die Rekonstruktion von Gliedmaßen bei Salamandern, denen verlorene Beine nachwachsen. "Das Team konnte anhand von Fossilien nachvollziehen, dass es die Fähigkeit zur Rekonstruktion von Gliedmaßen seit 290 Millionen Jahren gibt", sagt Museumsdirektor Vogel. Daraus entstand ein Projekt, das ergründet, aus welchen Zellen Knochen entstanden sind – und warum. "In einer Zeit, in der wir Organe aus omnipotenten Stammzellen nachwachsen lassen, liefern wir mit dieser Art von Grundlagenforschung wichtige Impulse für Anwendungen in der Medizin."
Vor allem aber will das Museum Impulse für einen intelligenten und nachhaltigen Umgang mit Natur liefern. "Das Leben hat es in den letzten vier Milliarden Jahren geschafft, mit Veränderungen umzugehen, die jenseits unserer Vorstellungskraft liegen", sagt Vogel. Allein wenn man den Zerfall der Blätter im Wechsel der Jahreszeiten beobachte, werde einem bewusst, dass die perfekte Kreislaufwirtschaft längst erfunden sei. Diesen Reichtum gelte es zu nutzen, aber umsichtig. "Sammlungen von Naturkundemuseen mit ihrem geballten Wissen sind so etwas wie eine Versicherungspolice für eine nachhaltige Welt", sagt Vogel. "Denn irgendwo in der DNA-Struktur der Natur liegen unendlich viele Antworten auf die großen Fragen versteckt, die wir uns derzeit stellen. Wir wollen den Zugang zu diesem Wissen schaffen, um Lösungen zu ermöglichen – nicht für die Gesellschaft, sondern gemeinsam mit ihr."
Text: Mirco Lomoth
Fotos: Pablo Castagnola