Mit 3D-Technologie die Geschichte der Menschheit studieren – Interview mit einer Paläontologin

29/10/2014

Was sind bahnbrechende Entdeckungen und neue Herausforderungen in der Paläontologie? Wie macht man eine Entdeckung, welche die bestehende Betrachtung der Geschichte der Menschheit revolutionieren kann? Wie unterstützt 3D-Scanntechnologie die Arbeit der Forscher? Um Antworten auf diese Fragen zu bekommen unterhielt sich Artem Yukhin, Vorsitzender der Artec Gruppe, mit der berühmten Paläontologin Louise Leakey. Sie hat mit Artecs Eva und Spider Fossilien prähistorischer Tiere und Hominiden im Turkana-Becken in Kenia gescannt.

F: Zunächst einmal möchte ich Ihnen sagen, dass es mir eine große Freude ist, Sie persönlich kennenzulernen.

A: Ganz meinerseits! Es war interessant, diese alten Fossilien mithilfe neuer Technologie zu scannen.

F: Danke. Anthropologie liegt bei Ihnen ja in der Familie: Ihr Großvater Louis Leakey, Ihre Großmutter, Ihr Vater und Sie selbst. Wie wird diese Begeisterung für Paläontologie von einer Generation an die nächste weitergegeben?

A: Nun, meine Großeltern nahmen 1930 ihre Arbeit bei Olduvai in Tansania auf. Damals glaubte niemand, dass sie Nachweise menschlicher Existenz in Afrika finden würden. Als sie letztlich den Schädel OH5 fanden, begann Afrika plötzlich für die anthropologische Welt eine Rolle zu spielen. Damals lebten mein Vater und sein Bruder mit ihren Eltern in Olduvai und lernten alles über Fossilien. Als meine Eltern begannen in Turkana zu arbeiten, verbrachten wir auch viel Zeit mit ihnen kniend auf Feldern, sodass wir ebenso Einiges über diese Arbeit erfuhren. Alle Kinder mögen es Dinge auf dem Boden zu finden und es ist leichter für sie, weil sie nun mal näher am Boden sind als die Erwachsenen.

F: Wann haben Sie Ihre erste wirklich bedeutende Entdeckung gemacht?

A: Das war wohl als ich ungefähr sieben Jahre alt war. Ich fand einen Zahn eines 17 Millionen Jahre alten Affen, aber damals wusste ich nicht, dass es der Zahn eines Affen war und dass ich etwas Bedeutendes entdeckt hatte. Ich las ihn einfach vom Boden auf und sagte: „Oh, guckt mal – ein Zahn. Ist er schön?“- und sie antworteten: „Oh, wo hast du den denn gefunden?“

F: Welche Entdeckungen sind Ihrer Meinung nach die wichtigsten für die Forschung?

A: Ich denke, eine wirklich aufregende Entdeckung waren fossile Fußabdrücke in Tansania, die 3,5 Millionen Jahre alt waren. Lange Zeit waren diese Grundstein des ersten Beweises für das aufrechte Gehen. Es handelt sich um eine circa 25 Meter lange Spur, die mit verfestigter vulkanischer Asche bedeckt ist und so einen Augenblick der Vergangenheit konserviert hat. Dann gab es Ausgrabungen wie das komplette Skelett des Turkana-Jungen an der Westseite des Turkana-Sees, das auf 1,6 Millionen Jahre geschätzt wurde. Der Junge war anscheinend in einen Sumpf gefallen, weswegen seine Knochen so komplett erhalten geblieben und nicht von Tieren abgenagt wurden. Die Fossilien, die wir finden, sind sehr häufig nur in Bruchstücken erhalten.

F: Woher wissen Sie dann, dass diese Bruchstücke zu einer Spezies gehören?

A: Wenn wir zum Beispiel verschiedene Fußknochen finden, die dieselbe Textur und Farbgebung aufweisen und von derselben kleinen Fundstelle stammen, dann ist es möglich, dass sie zusammen gehören, aber wir können nicht 100%ig sicher sein, wenn wir sie nicht in derselben Ebene finden. Wir datieren diese Überbleibsel, indem wir sie mit vulkanischen Aschelagen abgleichen, denen wir ein Alter zuweisen können. Daher ist es sehr wichtig, dass wir eng mit Geologen zusammenarbeiten.

F: Welchen neuen Herausforderungen und offenen Fragen stellt sich die Paläontologie derzeit?

A: Meiner Meinung nach sind die neuesten Fortschritte in der Genetik wirklich wichtig. Wir können tatsächlich 200.000 Jahre zurückgehen und realistisch anhand der genetischen Indikatoren verstehen, wie diese modernen Hominiden sich aus Afrika in die ganze Welt verbreiteten.

F: Ja, Genetik ist wirklich interessant und vermittelt uns viel Wissen. Aber welche Fragen bleiben in der Paläontologie bisher noch ungeklärt?

A: Was die Fossilien angeht, so müssen wir wirklich weitere Spezies finden, um das Wissen über die uns bereits bekannten Arten zu vervollständigen. Die Hominiden, unsere menschlichen Vorfahren, repräsentieren natürlich nur 1% aller verschiedenen Fossilien, die wir finden. Viel häufiger finden wir Schweine, Pferde, Elefanten, Nagetiere und allerlei andere Tiere, die mit unseren menschlichen Vorfahren zusammenlebten.

F: Helfen Tierfossilien, Anthropogenese besser zu verstehen?

A: Ja, alles ist miteinander verbunden. Wenn man weiß, welche Antilopen an einem Ort lebten, weiß man auch, welche anderen Lebewesen dort vorkamen.

F: Welchen Wert haben die Fossilien der Schildkröte, des Elefanten und des Krokodils von Koobi Fora?

A: Diese sind einige der schönsten, am besten erhaltenen… das Skelett des Krokodils ist zum Beispiel das einzige komplette Skelett eines Krokodils, das wir bisher kennen.

F: Also ist dieses Krokodil das einzige, ja? Also im Prinzip Krokodil Lucy?

A: Dieses Krokodil ist Lucy, mit der Ausnahme, dass wir Teile dieser selben Art haben, genau wie es andere Fossilien der Spezies gibt, zu der Lucy gehört. Aber Lucy ist am vollständigsten. Und sie wurde auf dem Feld zurückgelassen, weil sie zu groß ist, um sie zu bewegen. Darum ist sie mit der Zeit stark zerstört worden und deshalb war es so wichtig, einen Scan von ihr zu erstellen. Wenn wir keine Replik oder Aufnahme haben ist das Fossil sehr gefährdet, genau wie auch der Elefant – er ist der vollständigste seiner Art- und auch er wurde auf dem Feld hinterlassen und auch die Schildkröte, wir haben einfach keine zweite wie diese.

F: Aber wie konnte es sein, dass Funde wie diese für mehrere Jahrzehnte ihrem Schicksal überlassen wurden?

A: Als diese Funde in den späten 1970er Jahren ausgegraben wurden, wäre es unmöglich gewesen, sie in einem Stück nach Nairobi zu transportieren, wohin damals alle Fossilien gebracht wurden. Daher mussten sie dort zurückgelassen werden und wurden zu Feldexponaten, sodass man sie vor Ort betrachten konnte. Nach einer Weile wurden die schützenden Gebäude um die Fossilien herum allerdings nicht mehr instand gehalten und die Fossilien selbst nicht richtig präserviert und das Museum kümmerte sich nicht ausreichend um sie, weswegen es mir besonders wichtig war, eine Aufnahme oder digitale Kopie zu bekommen.

F: Also ging viel Information aufgrund der mangelnden Pflege verloren?

A: Ja.

F: Gibt es denn irgendwelche Pläne, das Krokodil umzulagern?

A: Nun, ich denke, das Krokodil…wir müssen es umlagern, und darum wollte ich einen guten Scan von ihm haben, denn so können wir eventuell ein 3D-Replik erstellen lassen und einen 3D-Druck von ihm machen lassen, den wir dann zurück in das Schutzgebäude bringen könnten. Das Original könnten wir dann zum Beispiel zur TBI-Zentralle bringen, wo es in Sicherheit wäre; es könnte angemessen gesäubert und präserviert und erforscht werden. Natürlich wird das Museum uns das nun, da wir eine Replik haben, eher erlauben.

F: Okay. Also, ich wollte noch eine weitere Frage stellen: Wie wurde das Team des TBI [Turkana Basin Institut] zusammengestellt? Und außerdem wollte ich fragen, was African Fossils ist – was verbirgt sich dahinter und wie kann so der Forschergemeinschaft geholfen werden?

A: Lassen Sie uns vielleicht mit TBI beginnen. Als wir in der Vergangenheit am Turkana-See arbeiteten, benötigten wir eine 3,5-tägige Anfahrt, um dorthin per Boot zu gelangen und die gesamte Expedition wurde von Nairobi aus ausgestattet. Es war an der Zeit, im Norden eine vernünftige Infrastruktur zu errichten. Also kümmerten wir uns um private Finanzierung, um das Institut zu errichten; die Stony Brok Foundation, die in New York ansässig ist, half uns bei der Beschaffung von Geldmitteln. Sobald wir die TBI-Zentrale errichtet hatten, bedeutete dies, dass die Fossilien Turkana nicht mehr verlassen mussten, sie wurden in entsprechenden Einrichtungen vor Ort untergebracht und sind selbstverständlich Teil der nationalen Kollektion, aber es ist einfacher, Leute aus dem Norden mit der Pflege der Fossilien zu beauftragen, denen somit Arbeitsstellen beschaffen werden. Wir haben zwei Ausgrabungsstätten, eine im Westen und eine im Osten. Und jetzt können Forscher diese Einrichtungen nutzen, egal ob sie Klimawandel, Bienen, Insekten, Fische oder Fossilien erforschen. „African Fossils“ entstand durch mein Gefühl, dass wir mehr für die Volksbildung tun mussten und die Leute wieder für die Ursprünge der Menschheit begeistern sollten. Jetzt haben wir die digitalen Möglichkeiten an der Hand, Scans zu verwenden und 3D-Modelle dieser Funde zu teilen und es ist interessant, eine Replik zu betrachten, sie auf dem Bildschirm drehen zu können und zum Ausdrucken herunterzuladen. Und so stellte ich fest, dass wir nun nicht nur die Chance haben, diese Fossilien der fernabgelegenen Stätten digital in unsere Sammlung aufzunehmen, sondern es eben auch Menschen weltweit zu ermöglichen, sie zu entdecken und im Detail zu betrachten. So fing ich also an, mit Autodesk  mittels Photogrammetrie  3D-Modelle einiger der menschlichen Vorfahren anzufertigen, die wir dann auf die Webseite stellten – ein virtuelles Labor, das man erkunden kann, sich umsehen kann und das Gefühl bekommt, dass man selbst vor Ort ist. Anfangs wollte ich es so gestalten, dass man die Korridore entlang gehen kann, ein Regal anfassen und die Dinge darin betrachten kann.

F: Es ist wirklich einzigartig. Noch nie habe ich eine ähnliche Ressource gesehen. Welchen Wert hat dieses Wissen für gewöhnliche Leute, die nicht unbedingt Anthropologen werden möchten?

A: Wenn Sie kurz darüber nachdenken, woher wir kommen…dann gibt es meiner Meinung nach keine bessere Möglichkeit diese Frage zu stellen, als diese Fossilien zu betrachten. Wenn Sie diese dann auf einer Zeitachse anbringen können, dann sehen Sie, wie jung unsere Vergangenheit ist. Wenn Sie den Menschen keine Möglichkeit geben, über unsere Vergangenheit nachzudenken, wie steht es dann um unsere Zukunft, wohin bewegen wir uns jetzt und wie verletzlich sind wir als Spezies? Darum ist das alles so wichtig.

F: Da stimme ich Ihnen voll und ganz zu. Also könnten wir nun kurz auf unsere Technologie und deren Anwendung eingehen?

A: Die Möglichkeit, eine Replik eines Fossils zu haben und auf einem Computerbilschirm zu betrachten… das konnten wir bisher nicht. Es war ein großer Durchbruch, so viele Details aufnehmen zu können. Wir waren nun in der Lage, mitten im Nirgendwo zu scannen. Idealerweise, wenn wir schon vorher hätten scannen können, was wir ja jetzt können, hätten wir jedes Detail des Ausgrabungsprozesses Tag für Tag oder stündlich dokumentieren können.

F: Meinen Sie, dass es zwei verschiedene Dinge sind – auf der einen Seite die Funde zu scannen, auf der anderen Seite eine Ausgrabungsstätte mit all ihren geografischen Orientierungspunkten aufzunehmen, um ein präzises 3D-Bild all ihrer Lagen und Funde an ihrem Ausgrabungsort zu bekommen, sodass man noch sorgfältiger in der Ausgrabungsstätte selbst forschen kann?

A: Ja, genau das. Im Grunde heißt das, dass Sie alle Informationen von der Ausgrabungsstätte mitnehmen können und detailgetreu in Ihr Labor übermitteln oder jemand anderem in ein fernes Land schicken können. Die Ausgrabungen dieser Sammlung sind in so vielen verschiedenen Stätten gelagert, an entfernten Orten, besonders der TBI-Zentrale, wohin man nur sehr schwer gelangt; es ist gut, eine digitale Datei der Sammlung zu haben, sodass man sie von überall aus einsehen kann. Im Idealfall möchten wir jedes Exemplar mithilfe eines Scans dokumentieren. Wenn ich da an die Scanner denke, die wir früher verwendet haben, auch mit Photogrammetrie, das ist… man kann eben nur im begrenzten Rahmen Details einfangen und nur bedingt präzise sein. Ihre handgeführten Artec Scanner sind hingegen sehr schnell im Aufnehmen und erlauben es, so viel mehr zu machen, als noch vor ein paar Jahren denkbar gewesen wäre. Sobald man ein digitales Modell hat, können morphologische Vergleiche angestellt werden, Zähne verglichen werden…die Möglichkeiten sind unbegrenzt.

F: Wenn Sie ein 3D-Modell all dieser Dinge haben, können Sie virtuell puzzeln und Kinematik modellieren.

A: Ja.

F: Also sollte unsere Technologie Ihnen wirklich sehr hilfreich sein. Wir haben Ihnen zwei Scanner geschickt, ich glaube Denis hat einen Spider-Scanner mitgebracht.

A: Wir haben also nun diesen Spider und Eva…

F: Ich bin ja so froh, dass alles funktioniert hat! Zunächst hatten wir keine so erfreuliche Rückmeldung erhalten, wir hatten gedacht, dass es zu heiß sei und wir sagen normalerweise, dass Temperaturen 30 Grad Celsius nicht übersteigen dürfen – und in Kenia ist es ganz sicher oft heißer – ich bin wirklich erfreut, dass alles letztlich geklappt hat.

A: Ja, das hat es, und ich denke, dass es auch damit zu tun hat, dass wir nicht ununterbrochen scannen. Man kann anfangen und dann eine Pause einlegen.

F: Ja, es ist sehr schnell, und daher braucht man nicht länger als zehn Minuten zu scannen, um schon jede Menge an Informationen zu erhalten.

A: Ich denke, es ist gut, dass Sie beide Scanner haben. So kann man wählen, ob man größere oder geringere Detailgenauigkeit braucht. Man die Flexibilität, etwas sehr Großes zu scannen und später ins Detail zu gehen.

F: Ich hoffe, dass Eva und Spider Archäologen oder Paläontologen bei ihren Expeditionen wirklich helfen werden, und wir könnten uns dann vorstellen, große Datenbasen dieser Funde zu haben und einige vergleichende Studien anzustellen.

A: Ja. Wenn wir Ihre Scanner im TBI-Zentrum anwenden, scannen wir oft Gegenstände für Forscher, die auf dem Weg zu uns sind. Sie sind immer sehr an den Scannern interessiert und beschließen oft, dass sie selbst einen für ihre eigene Gruppe kaufen möchten. Zurzeit ist Timothy zurück in Nairobi im Museum und wir werden dort mit dem Scannen fortfahren. Er benutzt also Ihre Scanner jeden Tag im Museum.

F: Das ist wunderbar. Vielen Dank für ihre Zeit.

A: Ich danke Ihnen auch.