Genetischer Fingerabdruck für Perlen

Perlen geh?ren zu den beliebtesten und begehrtesten Schmuckst¨¹cken. Schon pr?historische Menschen verschiedener Kulturen schm¨¹ckten sich damit und dr¨¹ckten damit ihren Status aus. Heute ist Perlenschmuck weiter verbreitet als je zuvor. Waren bis Anfang des 20. Jahrhundert ausschliesslich die meist teuren Naturperlen zu haben, so kamen ab 1910 Zuchtperlen auf den Markt, was die schimmernden Schmuckst¨¹cke noch popul?rer machte.

Ob sie wirklich wertvoll sind, h?ngt allerdings auch davon ab, welche Muschelart die Perle erzeugte. So gelten etwa die sogenannten Orientperlenaus der Perlauster Pinctada radiata, die rund um die Arabische Halbinsel vorkommt, zu den wertvollsten. Doch wie die Muschelart bestimmen, wenn nur noch deren Produkt - die Perle - vorhanden ist? Lange galt es als unm?glich, dies anhand der DNS zu tun, weil man davon ausging, dass Perlen keine Erbsubstanz enthalten.

DNS aus Perlen isoliert

Joana Meyer aus der ETH-Gruppe von Bruce McDonald, Professor f¨¹r Pflanzenpathologie, und Laurent Cartier vom Schweizerischen Gemmologischen Institut (SSEF) unter der Leitung von Michael Krzemnicki konnten nun aber das Gegenteil beweisen und entwickelten eine genetische Nachweismethode f¨¹r Perlen. Sie haben als erste gezeigt, dass in den untersuchten gez¨¹chteten S¨¹dsee-, Tahiti-, und Akoya-Perlen tats?chlich DNS vorhanden ist. Weiter ist die Erbsubstanz von so guter Qualit?t, dass damit die Muschelart eindeutig bestimmt werden kann. Mit ihrer Methode, die sie bereits zum Patent angemeldet haben, k?nnen die Forschenden mit minimalem Eingriff gewonnene Proben aus Perlen analysieren, ohne deren kommerziellen Wert zu zerst?ren. Die entsprechenden Resultate einer wissenschaftlichen Arbeit wurden soeben in der Fachzeitschrift PloS ONE publiziert.

Zu Beginn ihrer Arbeit mussten die Forschenden ganze Perlen zertr¨¹mmern, um an die organische Substanz, welche die DNS enth?lt, heranzukommen. Diese organische Substanz liegt zwischen dem Kern der Zuchtperle und der ?usseren Schicht aus Perlmutt. Mit der Zeit verfeinerten sie jedoch ihre Technik. Schliesslich konnten sie mit feinen Bohrern kleinste Mengen von Perlenmaterial gewinnen, indem sie beispielsweise bestehende Bohrl?cher geringf¨¹gig erweiterten. Aus dem Bohrstaub ¨C Mengen von 10 Milligramm reichten aus - konnten die Forscher DNS isolieren. Die gefundenen Erbmolek¨¹le wurden mit einer speziellen Methode, der so genannten Polymerase-Kettenreaktion (Polymerase chain reaction, PCR), vervielf?ltigt und danach sequenziert. Die Wissenschaftler konnten schliesslich die verschiedenen DNS-Abschnitte miteinander vergleichen und den entsprechenden Muschelarten (Pinctada maxima, P. margaritifera und P. radiata) zuweisen.

F¨¹r die Extraktion und die Analyse der DNS war Joana Meyer zust?ndig. Mitgeleitet wurde das Projekt von Laurent Cartier vom SSEF, der ¨¹ber Perlen und deren Zucht forscht. Die beiden waren es, welche die Idee hatten, DNS aus Perlen f¨¹r eine Herkunftsbestimmung zu nutzen.

Alter von Perlen

In einem parallelen Projekt der Forschungskollaboration zwischen den beiden Institutionen haben die Forscherin Irka Hajdas vom Labor f¨¹r Ionenstrahlphysik der ETH Z¨¹rich und dem SSEF-Direktor Michael Krzemnicki eine Auswahl von historischen und rezenten Perlen mithilfe der Radiocarbon-Methode altersdatiert. Dazu haben sie das Verh?ltnis von radioaktivem Kohlenstoff (14C) zu normalem Kohlenstoff (12C) im Perlmutt gemessen. Dieses Material besteht fast ausschliesslich aus Kalziumkarbonat. Die in der Zeitschrift ?Radiocarbon? publizierte Studie zeigt: Das Alter von Perlen l?sst sich mit der 14C-Methode tats?chlich eingrenzen. Auch in diesem Fall konnten die Forschenden fast zerst?rungsfrei arbeiten, da sie mit einem feinen Bohrer nur rund acht Milligramm Perlmutt gewinnen mussten. Mit der Radiocarbon-Methode ist es m?glich aufzukl?ren, ob ein historisches Schmuckst¨¹ck wirklich antik ist oder ob es sich um eine F?lschung beispielsweise mit modernen Zuchtperlen handelt.

Betrug aufzudecken wird einfacher

Mit dem genetischen Fingerabdruck wie auch mit der Altersdatierung haben die Forschenden nun komplement?re Analysemethoden zur Hand, um Perlen aus Grossmutters Familienerbst¨¹ck oder antiken Schmuck besser zu dokumentieren und potenzielle F?lschungen oder Betrug aufzudecken. Gerade in F?llen, in denen rezente Perlen von der Perlauster Pinctada maxima (S¨¹dsee-Perlen) als historische und wertvolle echte Perlen der Muschelart Pinctada radiata (Orientperlen) ausgegeben werden, l?sst sich nun mit der Kombination des DNS-Fingerabdrucks und der Altersbestimmung schnell kl?ren, ob es sich dabei um eine F?lschung und nicht um eines der begehrten und m?glicherweise wertvollen Schmuckst¨¹cke handelt.

F¨¹r die Perlenforscher Laurent Cartier und Michael Krzemnicki sind diese Analysemethoden auch ein Durchbruch auf dem Weg zu einer zuk¨¹nftigen geographischen Herkunftsbestimmung dieser Kostbarkeiten. Obwohl der genetische Fingerabdruck vorerst zwar ?nur? die Bestimmung der perlenproduzierenden Muschelart erlaubt, arbeitet das Forschungsteam aber bereits daran, auch die geografische Herkunft von Perlen aus Schmuckst¨¹cken mit DNS-Analysen zu kl?ren. Ziel ist es, mittels des genetischen Fingerabdrucks feststellen zu k?nnen, aus welcher Region oder gar von welcher Lagune die perlenproduzierende Muschel stammt.

Denkbar ist, dass diese Technik in Zukunft auch die Zucht von nachhaltig erzeugten ?Bio-Perlen? f?rdert, weil damit ¨¹berpr¨¹ft werden kann, woher die Schmuckst¨¹cke stammen. Gerade die Zucht von Salzwasserperlen gilt als umweltfreundlich und ist f¨¹r Menschen von K¨¹stenregionen der Tropen eine wichtige Verdienstm?glichkeit.