Doch offenbar lebten in Südafrika die winzigen Lebewesen tatsächlich schon damals auf festem und mehr oder weniger trockenem Grund. Denn als Hiroshi Ohmoto und seine Mitarbeiter vom Penn State Astrobiology Research Center dort einen fossilen Boden genau unter die Lupe nahmen, stellten sie fest, dass eine Schicht organischen Materials sehr wahrscheinlich biologischer Herkunft ist (Nature vom 29. November 2000).

Die untersuchte Schicht liegt auf einem 2,7 Milliarden Jahre alten Serpentin, und wird von einer 2,6 Milliarden Jahre alten Quarzitlage überdeckt. Die Zusammensetzung der Kohlenstoffisotope brachte die Forscher auf die Spur des frühen Landlebens.

Für Schichten mit einem hohen Gehalt an reduziertem Kohlenstoff gibt es drei mögliche Erklärungen, berichtet Ohmoto: Zunächst einmal können sie sich bilden, wenn hohe Temperaturen und Druck darunter liegende Gesteinschichten überformen, wie es hier auch bei dem Serpentin geschah. Nicht selten entstand bei solchen Prozessen Graphit, der sich anschließend anreichern konnte. Doch "die Kristallinität und die Verhältnisse von Kohlenstoff zu Wasserstoff des organischen Materials lassen vermuten, dass es weder aus Eruptionen noch aus hydrothermalen Quellen stammt", sagt der Wissenschaftler. Als zweite Möglichkeit nennt er flüssige Kohlenwasserstoffe, also Erdöl, die nachträglich in den Boden eindrangen. Aber auch hier gibt es einen Haken – dann müssten sich die Lagen besonders entlang von Rissen und Unregelmäßigkeiten im Gestein finden. Und das ist nicht der Fall, im Gegenteil: Das organische Material konzentriert sich nahezu überall in tonreichen Lagen des Gesteins, die parallel zu der alten Oberfläche verlaufen.

Daher schloss Ohmotos Team, dass der Ursprung des reduzierten Kohlenstoffs Bakterienmatten waren, welche die ehemalige Landoberfläche besiedelten. Denn die Isotopenzusammensetzung stimmt nicht mit den Charakteristika von marinen Ablagerungen überein. Während der Regenzeit gediehen die Mikroorganismen wahrscheinlich prächtig, in den Trockenzeiten waren sie wohl durch eine Decke von abgelagerten Staubteilchen geschützt. Die Wissenschaftler schätzen, dass die Matten eine Dicke von mehr als einem Zentimeter haben konnten.

Ihrer Ansicht nach handelte es sich bei den Pionieren um Cyanobakterien. So stimmen die Verhältnisse der Kohlenstoffisotope mit denen heutiger Vertreter überein. Die Alternative – Schwefelbakterien – ist dagegen unwahrscheinlich, da die Umgebung nahezu schwefelfrei ist, wie die Analysen der Bodenproben zeigten.

Sollten tatsächlich schon im Archaikum die ersten Bakterienmatten die Landoberfläche erobert haben, gab es damals womöglich bereits eine Ozonschicht, die das frühe Leben schützte, und somit auch ausreichend Sauerstoff in der Atmosphäre, erklärt Ohmoto. Gute Bedingungen also für den Sprung an Land.

Siehe auch

• Spektrum Ticker vom 8.8.2000
  "Dem Sauerstoff auf der Spur"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
  
• Spektrum Ticker vom 17.12.1999
  "Klimamodell für einen 'Schneeball'"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
  
• Spektrum Ticker vom 13.8.1999
  "Uralte Einzeller"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)