Forschende aus Berlin haben mithilfe eines zerstörungsfreien Bildgebungsverfahrens eine Knochenerkrankung im Kieferknochen eines Tyrannosaurus rex entdeckt, der in der Sammlung des Museums für Naturkunde Berlin liegt. Dies geht aus einer Studie hervor, die auf der Jahrestagung der Radiological Society of North America (RSNA) vorgestellt wurde. Das bildgebende Verfahren könnte in der Paläontologie künftig eine wichtige Rolle spielen, da es eine zerstörungsfreie Methode zur Bewertung von Fossilien darstellt.
Forschende aus Berlin hatten kürzlich die Gelegenheit, einen Teil des linken Unterkiefers von T. rex Tristan Otto aus dem Berliner Naturkundemuseum zu untersuchen. Der fossile Knochen ist 68 Millionen Jahre alt und wurde 2010 in Montana/USA zusammen mit einem fast vollständigen Skelett gefunden. Das Skelett, das nach den Söhnen der Käufer "Tristan Otto" benannt ist, wurde später im Museum für Naturkunde Berlin ausgestellt und befindet sich derzeit in Kopenhagen.
Während frühere Untersuchungen meist auf invasiven Probenahmen und Analysen beruhten, verwendete das Team nun einen nicht-invasiven Ansatz mit einem klinischen CT-Scanner und einer Technik namens Dual-Energie-Computertomographie (DECT). Bei der DECT werden Röntgenstrahlen auf zwei verschiedenen Energiestufen eingesetzt, um Informationen über die Gewebezusammensetzung und Krankheitsprozesse zu erhalten, die mit einem mono-energetischen CT nicht möglich sind.
Die hohe Dichte der fossilen Knochen stellte die Forschenden vor besondere Herausforderungen, denn normalerweise wurde das Verfahren bisher in der Humanmedizin angewendet. "Um ein gutes Bild zu erhalten, mussten Strom und Spannung des CT-Scanners an die neuen Bedingungen angepasst werden", so Charlie Hamm, Radiologe an der Charité in Berlin. "Glücklicherweise hat unser Team auf diesem Gebiet eine gewisse Erfahrung, sodass wir das Bildgebungsprotokoll schnell optimieren konnten."
Die Bilder zeigten auf der linken Seite des Kiefers eine Verdickung, die sich bis zur Wurzel eines der Zähne erstreckte. Bei der DECT-Untersuchung wurde eine deutliche Anreicherung des Elements Fluor in der Knochenmasse festgestellt. Während des Versteinerungsprozesses wird das fluorreiche Mineral Apatit im Knochen angereichert. Wenn die Knochenstruktur aufgelockert ist, z.B. durch eine Knocheninfektion, dringt mehr Fluor in diesen Bereich ein. Die an den hier untersuchten T. rex-Knochen festgestellte hohe Fluoranreicherung weist daher auf eine verminderte Knochendichte hin und stützt die Diagnose einer tumoraktiven Osteomyelitis, einer Knocheninfektion.
"Die nichtinvasive, zerstörungsfreie DECT-Bildgebung, die morphologische und molekulare Informationen über oft einzigartige fossile Objekte liefert, deckt einen hohen Bedarf in der Paläontologie ab", so Dr. Oliver Hampe, Wirbeltierpaläontologe am Museum für Naturkunde Berlin. Der DECT-Ansatz ist auch für andere paläontologische Anwendungen vielversprechend, z. B. für die Altersbestimmung und die Unterscheidung zwischen echten Knochen und Nachbildungen.
Die neue Studie ist nur die jüngste in einer Reihe von paläontologischen Forschungsprojekten, an denen Hamm und seine Kolleg:innen an der Charité und am Museum für Naturkunde in Berlin beteiligt waren. Kürzlich arbeiteten sie mit Paläontolog:innen des Field Museum in Chicago und Kolleg:innen des Richard and Loan Hill Department of Bioengineering an der University of Illinois in Chicago zusammen, um eine CT-Analyse des weltberühmten T. rex Sue durchzuführen.
Die Projekte halfen dabei, ein interdisziplinäres Kooperationsnetzwerk zu entwickeln, an denen Forschende aus den Fachdisziplinen Geologie, Mineralogie, Paläontologie und Radiologie zusammenarbeiteten, was den multidisziplinären Charakter und die Relevanz der Ergebnisse für verschiedene wissenschaftliche Bereiche unterstreicht.
Die Autoren danken Niels Nielsen und Jens Peter Jensen, die T. rex Tristan Otto der wissenschaftlichen Community zugänglich gemacht haben.