Wenn Sie an Naturkundemuseen denken, denken Sie wahrscheinlich an Dinosaurier, die sich unwahrscheinlich aufbäumen, oder an Dioramen mit Höhlenmenschen, an lebende Wälder und Biokuppeln. Oder vielleicht denken Sie, dass dies ein guter Ort ist, um arbeitslose Schauspieler zu beschäftigen. In Naturkundemuseen auf der ganzen Welt gibt es alle möglichen Dinge dieser Art. Bildung ist eine enorm wichtige Rolle, die Museen spielen, aber hinter den Kulissen sind sie eigentlich legitime Forschungseinrichtungen und spielen eine wichtige Rolle in der akademischen Forschung für eine ganze Reihe von verschiedenen Bereichen.

Was machen Naturkundemuseen?

Museen beschäftigen viele Wissenschaftler wie mich, die an den Sammlungen arbeiten. Was Museen von vielen anderen Forschungseinrichtungen unterscheidet, ist, dass sie Sammlungen von Exemplaren haben, die sie über Jahrzehnte oder sogar Hunderte von Jahren angesammelt haben und die eine Stichprobe, eine physische Datenbank des Lebens auf unserem Planeten darstellen. Und sie tun dies auch weiterhin. So haben sie nicht nur viele Schädel, Felle, tote Vögel und Fossilien, sondern auch Gewebe. Sie bewahren jetzt auch DNA-Proben auf, was eine neue Fähigkeit ist. Über die Jahre hinweg werden Aufzeichnungen über Expeditionen geführt. Sie bewahren Informationen über den Fundort und auch genetische Daten auf und erweitern diesen Wissensschatz jeden Tag.

Dieser riesige Fundus an biologischen Informationen ist eine ständig wachsende Quelle für naturkundliche Informationen. Die gesammelten Objekte können auf verschiedene Weise gelagert und aufbereitet werden. Viele Insekten werden getrocknet und dann aufgespießt. Dies erinnert an Darwins berühmte Sammlung von Schmetterlingen. Viele der kleineren Wirbeltiere und Wirbellosen werden in Alkohol aufbewahrt, um ihre Zersetzung in Gläsern zu verhindern. Die Wissenschaftler sammeln auch Skelettmaterial, vor allem für die größeren Exemplare. Es gibt eigentlich kein Glas, das groß genug für einen Elefanten ist. Und selbst wenn ein Elefant in ein Glas mit Alkohol passen würde, wäre niemand bereit, den Elefanten aus dem Glas mit Alkohol zu nehmen, um ihn zu untersuchen, so dass es keinen Sinn hätte. Das ist ein extremes Beispiel dafür, warum Informationen über das Skelett so wichtig sind. So haben verschiedene Pflanzen- und Tiergruppen unterschiedliche, spezielle Präparationsanforderungen. Zum Beispiel werden Vögel oft als Häute zubereitet, so dass man die Farbe der Federn sehen kann.

Das Leben auf der Erde festhalten

Der Hauptgrund für die Existenz vieler naturkundlicher Museumssammlungen ist das Sammeln, Sichern und Weitergeben von Daten und Informationen über die Welt um uns herum und das Universum im Allgemeinen. Bei den Dingen, die wir uns ansehen, geht es jedoch um den "Baum des Lebens", der aus Pflanzen und Tieren besteht.

Wenn wir Flora und Fauna studieren, versuchen wir zu erfassen, wie alles zueinander passt, wie alles miteinander in Beziehung steht und wie Tiere oder Tiere und Organismen miteinander interagieren. Es ist eine Beschreibung der biologischen Vielfalt, der Unterschiede und Gemeinsamkeiten und ein Verständnis der Geschichte des Lebens auf diesem Planeten. Diese naturkundlichen Sammlungen können ziemlich überwältigend groß und vielfältig sein. Das American Museum of Natural History in New York zum Beispiel ist nicht das größte Museum in Nordamerika, aber eines der größten. Es beherbergt 24 Millionen wirbellose Tiere, über 4,5 Millionen Fossilien, zwei Millionen Fische, eine Million Vögel, Reptilien und Amphibien, Säugetiere, ethnografische und archäologische Objekte sowie Mineralien und Meteoriten. Diese Einrichtung verfügt über eine riesige, vielfältige Auswahl an Exemplaren aus der ganzen Welt und aus den letzten Jahrhunderten. Dazu gehört heute auch eine rasch wachsende Sammlung von DNA-Gewebe.

Wozu verwendet man diese Proben? Wie sich herausstellt, werden diese Daten auf unterschiedlichste Weise genutzt. Traditionell werden Museumssammlungen verwendet, um neue Arten zu beschreiben, die Variation innerhalb von Tiergruppen zu verstehen oder Raubtiere zu untersuchen. Wissenschaftler befassen sich auch mit der Morphologie und der Variation zwischen verschiedenen Gruppen. Leider ist ein Museum heutzutage der einzige Ort, an dem man eine Reisetaube finden kann. Einst waren sie weit verbreitet, es gab Milliarden und Abermilliarden von ihnen in Nordamerika, und jetzt sind sie ausgestorben. Letztendlich kommen die Forscher auf wirklich coole, unvorhergesehene Anwendungen, die sich niemand vorstellen konnte, als sie gesammelt wurden, wie zum Beispiel der Chytrid-Pilz. Dabei handelt es sich um eine Krankheit, die weltweit große Mengen von Amphibien ausrottet. Dieses weltweite Amphibiensterben ist ein echtes Problem. Wir wissen nicht genau, woher die Krankheit kommt oder wann sie ausgebrochen ist, aber in Museumssammlungen können Forscher Abstriche machen und die Museumsexemplare auf das Vorhandensein dieses Pilzes testen, und zwar 10, 20, 100 Jahre zurückliegend und aus der ganzen Welt. Wir können tatsächlich testen, wo dieser Pilz herkommt und wie er sich verbreitet hat.

Genau wie Jurassic Park?

Museumssammlungen werden ständig genutzt; Menschen kommen aus der ganzen Welt, um sie zu studieren, und die Exemplare werden in die ganze Welt verschickt. Das ist großartig, und das geht schon lange so, aber mit dem CT-Scannen können wir den Sammlungen des Naturkundemuseums ganz neue Möglichkeiten eröffnen.

Wir sind zum Beispiel auf einige 100 Millionen Jahre alte Exemplare in Bernstein gestoßen. Wir waren sehr aufgeregt, denn es handelte sich um einige der ältesten Eidechsen, die jemals in Bernstein eingeschlossen wurden, und es gab sehr viele davon mit einer enormen Vielfalt. Wir sahen sie uns unter einem normalen Mikroskop an und dachten: "Oh, das ist ziemlich cool, wir können ein paar Dinge erkennen." Dann dachten wir: "Nun, das sind wahrscheinlich Geckos oder ... andere Dinge."

Dann setzten wir die Computertomografie ein, um eine zerstörungsfreie Prüfung durchzuführen. Mit Hilfe der Computertomografie konnten wir sehr viele Details erkennen; wir konnten bestimmte Bereiche mithilfe von Software "sezieren". Wir können sklerotische Ringe - die Ringe in den Augen - von einem 100 Millionen Jahre alten Tier sehen, was erstaunlich ist. Es ist praktisch wie im Film Jurassic Park!

CT ermöglicht Kollaboration

Anhand der CT-Scans haben wir auch 3D-Drucke einiger dieser Tiere erstellt, um sie mit anderen Forschern zu teilen. Die Anwendungsmöglichkeiten für die Weitergabe dieser Informationen sind ziemlich groß. CT-Scans ermöglichen es Museen, Informationen digital und sofort mit anderen zu teilen. Außerdem ermöglicht es eine umfangreiche Zusammenarbeit auf der ganzen Welt, so dass mehrere Personen gleichzeitig an demselben Tier arbeiten können. Für jeden Forscher ist das 3D-Modell im Grunde ein exaktes Faksimile des Tieres. Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Websites, die an der Online-Speicherung dieser Art von Daten arbeiten, so dass sie zu einer Online-Ressource werden. Dieser Trend wird sich nur noch verstärken, wenn immer mehr Forscher die Vorteile der Computertomografie entdecken.

Digitale Sezierungen bewahren Proben

Wenn wir mit Proben digital arbeiten, schneiden wir Bereiche von Voxeln ab und ordnen sie bestimmten Regionen zu, die wir dann als unabhängige Objekte behandeln können. Dann können wir einen Dichtegradienten hinzufügen, die mit der Dichte verbundene Farbe ändern oder sogar die Transparenzen ändern. Wir können verschiedene Volumen erstellen und sie unabhängig voneinander artikulieren. Bei einem starren Exemplar, bei dem die Kiefer miteinander verschmolzen waren, haben wir beispielsweise den Kiefer mit der Software artikuliert, indem wir ihn verschoben haben, um zu simulieren, wie er zum Oberkiefer passen würde. Dasselbe haben wir mit der Eidechse im Bernstein gemacht; als wir den Schädel rekonstruiert haben, haben wir alles wieder digital zusammengesetzt. All dies ist mit der CT-Technologie möglich.

Schließlich gibt es noch die pädagogischen Anwendungen. Wenn die Exemplare erst einmal im Umlauf sind, können Sie sich vorstellen, welche Anwendungen für den Unterricht über die Evolution oder die Artenvielfalt oder alles Mögliche denkbar sind. Wenn man zum Beispiel Zugang zu einem Exemplar als digitale CT-Rekonstruktion oder als 3D-Drucke davon hat, kann man sich vorstellen, dass man in einem Klassenzimmer etwas über konvergente Evolution lernt. Statt in einem Buch über die Evolution von Flügeln zu lesen, kann ein Schüler einen Vogel-, einen Fledermaus- und einen Pterodactylusflügel in der Hand halten und die homologen Knochen vergleichen. Das ist wirklich verblüffend.