Evolution der Ultrastrukturen des Skelettgewebes bei Conodonten - Rekonstruktion mittels Elektronenrückstreubeugung (EBSD)

Drittmittelfinanzierte Einzelförderung


Details zum Projekt

Projektleiter/in:
Dr. Emilia Jarochowska


Beteiligte FAU-Organisationseinheiten:
Lehrstuhl für Paläoumwelt

Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
Projektstart: 01.02.2019


Kurzbeschreibung (allgemeinverständlicher Überblick):

Das mineralisierte Skelett der Wirbeltiere gehört
zu den erfolgreichsten Innovationen in der Geschichte des Lebens. Seine
Eigenschaften ermöglichten die Entwicklung einer erstaunlichen Vielfalt
biomechanischer Strategien, wie Fortbewegung, Beuteverarbeitung, Räuber-Beute-Beziehungen
und Körperpanzerung. Mit diesen neuartigen Interaktionsmöglichkeiten gehen
Episoden schneller Diversifizierung einher. Die entstandene
Hydroxylapatit-organische Verbundstruktur von Wirbeltier-Skelettgewebe dient heute
als Inspiration für künstliche medizinische Materialien. Das Verständnis der
Beziehung zwischen der Ultrastruktur und den funktionellen Eigenschaften in
diesen Geweben wird derzeit fast ausschließlich von Säugetierzähnen abgeleitet.
Das Säugetierzahnmodell repräsentiert jedoch nicht die Strukturvielfalt, welche
in den frühesten hypermineralisierten Wirbeltiergewebearten vorhanden ist. Ein
neuartiges Modell ist notwendig, um die Struktur mit der Funktion des
Skelettgewebes zu verbinden und Hypothesen über seine funktionellen Anpassungen
zu testen. Diese Verknüpfung erfordert eine Methode, mit der einzelne Kristalle
und Kristalldomänen quantitativ charakterisiert werden können. In kalkhaltigen
Skeletten wurde dies unter Verwendung der Elektronenrückstreubeugung (EBSD)
erreicht, aber die Versuche, diese Technik auf Hydroxylapatitgewebe anzuwenden,
waren bisher nicht erfolgreich. Wir schlagen ein Forschungsprotokoll vor, das
es erlaubt, EBSD auf die frühesten hypermineralisierten Gewebe von Wirbeltieren
anzuwenden und es durch in situ und
Pulver-Röntgenbeugung zu testen. Das Projekt konzentriert sich auf Conodonten,
eine Wirbeltiergruppe, die als die erste unter Wirbeltieren und konvergent mit
ihnen ein hypermineralisiertes Skelettgewebe entwickelt hat. Das Projekt zielt
darauf ab, die Hypothese zu testen, dass die hypermineralisierten Gewebe der Conodonten
eine nanogranulare Verbundstruktur aufweisen. Diese Struktur wurde vor kurzem bei
den meisten biomineralisierenden Tierstämmen nachgewiesen und trägt zu ihren
außergewöhnlichen Materialeigenschaften wie der Widerstand gegen die Rissausbreitung
bei. Darüber hinaus testen wir die Hypothese, dass Conodont-Kronengewebe
ultrastrukturelle Anpassungen an ihre Beuteverarbeitung aufweisen. Der
Hypothese folgend, wird die breite ultrastrukturelle Variation, die sich aus diesen
Anpassungen ergibt, durch Modifikationen der Größen und Orientierungen von
Kristallen und ganzen Kristalldomänen auf verschiedenen Organisationsebenen ermöglicht.
Abschließend werden begleitende experimentelle Untersuchungen dabei helfen,
potenzielle diagenetische Veränderung der im Modell vorhergesagten Muster
abzuschätzen.


Zuletzt aktualisiert 2019-23-08 um 12:56