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Knochenplatten von Asterolepis ornata im Dünnschliff

Prof. Holger Adelmann, vom 24.06.2011

Dünnschliffe von Versteinerungen sind immer ganz besonders faszinierend zu betrachten und manchmal sind die organischen Strukturen so gut erhalten, dass der zugehörige Beitrag in unserer kleinen Bibliothek auch unter "Zoologie und Histologie" erscheinen könnte. Dies gilt auch für die hier vorgestellten Dünnschliffe mit Knochenplatten des Panzerfisches  Asterolepis ornata.
Asterolepis ornata, Illustration von www.latvijasdaba.lv
Asterolepis ornata lebte vor ca. 370 Millionen Jahre in den Meeren des Oberdevons. In einem Zeitraum von etwa 70 Millionen Jahre  (430 bis 360 Millionen Jahre vor unserer Zeitrechnung) waren verschie- dene Arten von Panzerfischen weit verbreitet. Ihr Name bezieht sich auf den mit massiven Knochenplatten gepanzerten Kopf und Vorder- körper der Tiere.   
Taxonomisch gehören die Panzerfische in die Gruppe der Gnathostomata, was auf Deutsch etwa 'Kiefermünder' bedeutet. Hierbei stellen die Panzerfische sozusagen die primitivste Fraktion der Gnathostomata, aus denen sich letztlich alle höheren Wirbeltiere (über Knorpelfische, Knochen- fische, Amphibien, Reptilien, Vögel bis hin zu den Säugetieren) entwickelt haben. Die Panzerfische brachten offenbar bereits lebende Junge zur Welt und hatten mutmaßlich auch die erste Form einer koitalen Begattung (gegenüber der einfachen Abgabe von Gameten ins umliegende Wasser).
Im Archiv der Firma Krantz (Bonn) fanden sich Handstücke aus Lettland mit versteinerten Knochenplatten von Asterolepis ornata, von denen im Labor schöne Dünnschliffe angefertigt wurden. Die Schliffe zeigen sowohl die sternförmige Struktur auf der Oberfläche der Knochenplatten als auch den Knochenaufbau in tieferen Schichten.
Knochenornamente auf der Oberseite der Panzerplatten von Asterolepis ornata
  • Dünnschliff durch eine Knochenplatte von Asterolepis ornata (Oberdevon, Lettland) mit sternförmiger Anordnungen der Knochensegmente. Aufnahme von Holger Adelmann mit Leitz Orthoplan, PL Fluotar,  Polarisationsfilter und Lambda Platte über Canon EOS 5D.
  • Dünnschliff durch eine Knochenplatte von Asterolepis ornata (Oberdevon, Lettland), einzelnes sternförmiges Knochensegmente. Aufnahme von Holger Adelmann mit Leitz Orthoplan, PL Fluotar,  Polarisationsfilter und Lambda Platte über Canon EOS 5D.
Die im zweiten Schliff quer zur Panzerplatte sichtbaren Knochenstrukturen sind bis in die kleinsten Details sensationell gut erhalten und durchaus mit dem Dünnschliff eines rezenten Knochens vergleichbar, das hätte ich bei einem Stück dieses Alters (370 Millionen Jahre) nicht erwartet!
Daher hier nun die Bilder der versteinerten Knochenplatte zusammen mit zwei Illustrationen aus einem Anatomie-Atlas zum Knochenaufbau. 
Die Struktur der Knochenplatten von Asterolepis ornata im Vergleich zum Aufbau rezenter Knochen
  • Äquivalent zu einem Havers'schen Kanal in dem ein Blutgefäss durch den Knochen zieht. Man sieht deutlich die typischen, konzentrischen Lagen der Knochensubstanz um den Kanal.  Aufnahme von Holger Adelmann mit Leitz Orthoplan, PL Fluotar,  Polarisationsfilter und Lambda Platte über Canon EOS 5D.
  • Ein rechteckiges Kapillarnetz umschließt die Knochenbälkchen.  Aufnahme von Holger Adelmann mit Leitz Orthoplan, PL Fluotar,  Polarisationsfilter und Lambda Platte über Canon EOS 5D.
  • Unglaublich gut erhaltenen Osteozytenhöhlen mit ihren feinen Ausläufern.  Aufnahme von Holger Adelmann mit Leitz Orthoplan, PL Fluotar,  Polarisationsfilter und Lambda Platte über Canon EOS 5D.
  • Osteozyten um einen Havers'schen Kanal. Illustration aus dem 'Atlas der normalen mikroskopischen Anatomie' von Carla, Herschel und Ferner, Urban & Schwarzenberg, 1974, S.300. Mit freundlicher Genehmigung vom Verlag Urban & Fischer [1].
  • Illustration zur Knochenbildung aus dem 'Atlas der normalen mikroskopischen Anatomie' von Carla, Herschel und Ferner, Urban & Schwarzenberg, 1974, S.289. Mit freundlicher Genehmigung vom Verlag Urban & Fischer [1].
Knochen wird typischerweise direkt aus Bindegewebe (z.B. Schädeldach) oder über den Umweg Knorpel (z.B. Extremitätenknochen) präformiert. Dabei differenzieren die pluripotenten Bindegewebs-Fibroblasten zu Osteoblasten, die dann die Knochenmineralisierung einleiten.
Die mineralischen Komponente der Knochen damals wie heute ist Hydroxylapatit, ein Ca-Phosphat Ca5[OH|(PO4)3]. Es wird bei der Knochenbildung von den Osteoblasten bzw. Osteozyten in das bindegewebige oder knorpelige Grundgewebe ausgeschieden, das somit verknöchert. Die Osteozyten sind die "reife" Version der Osteoblasten und stehen miteinander im fertigen Knochen immer noch über sehr dünne Kanäle mit Plasmafortsätzen in Verbindung. Wenn diese Höhlungen im Schliff des toten Knochen dann mit Luft gefüllt sind, treten sie durch Totalreflektion des Lichtes schwarz hervor.
Der Röhrenknochen hat eine typische lamellär aufgebaute Struktur, die bei der Knochenentstehung einfach dem Reiz der aufzunehmenden Kraftlinien folgt. Blutgefässe durchziehen den Knochen der recht stoffwechselaktiv ist, da er ja bei eventuellen Änderungen des Kraflinienflusses entlang der neuen Erfordernissen umgebaut werden muss um seine stützende Funktion zu erfüllen. Die Blutgefäss-Kanäle sind dabei von konzentrischen Knochenlamellen umgeben, diese nennt man Havers'sche Kanäle.
Literatur
[1]  Atlas der normalen mikroskopischen Anatomie           
      Clara, Herschel, Ferner, 1974
      Urban & Schwarzenberg, heute Urban & Fischer
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Bild 2
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Präparat von Jörg Weiß, Aufnahme von Joachim Schwanbeck.
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Januar 2011
Achtung, großes Bild!
Eidechsenschwanz (Houttuynia cordata), Leitbündel. Aufnahme von Prof. Holger Adelmann, Präparat von Jörg Weiß.
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