Geologie: Lebenszeichen

Selbst einige der frühesten Organismen unseres Planeten haben fossile Zeugen hinterlassen, lange vor der Erfindung von Knochen und Schalen. Allerdings sind ihre aus Schleim und Kalk hervorgegangenen Mikrobenbänke nur schwer von ähnlichen, aber unbelebt entstandenen Ablagerungen zu unterscheiden. Erst ein scharfer Blick bringt Klarheit.

Antje Findeklee

Leben oder nicht: Das ist eine schwierige Frage, wenn es um die Interpretation von Spuren in Milliarden Jahre alten Gesteinen geht. Denn von einem Einzeller jener Urzeiten ist heute längst nichts mehr übrig. Nur indirekt – über bestimmte Moleküle, die sich in den Gesteinen finden – können Forscher schließen, dass hier wohl einst Mikroorganismen gehaust haben könnten. Eindeutig und unumstritten sind solche Befunde jedoch nur selten.

Zu den Kandidaten früher Zeitzeugen zählen die so genannten Stromatolithen oder auch "Algenkalke". Hier scheiden vorwiegend Cyanobakterien eine gelatineartige Substanz aus und verkleben damit Sedimentpartikel. Da sich durch ihre Aktivität der pH-Wert lokal erhöht, fällt zudem Kalk aus, der weiteres Baumaterial liefert. Im ständigen Wechsel von täglichem Wuchern und nächtlichem Bedecken der Matten mit Sediment, entstehen so im Laufe der Zeit mächtige, schichtartige Ablagerungen, die sich häufig kopfartig aufwölben.

Da heute noch genau dieser Prozess zu beobachten ist, lag der Schluss nahe, dass auch alte Stromatolithen desselben Ursprungs sind. Doch können diese Ablagerungen durchaus ohne lebende Beteiligte entstehen – durch schlichte Ausfällung von Mineralien. Kevin Lepot vom Institut für Geophysik in Paris und seine Kollegen liefern nun aber Hinweise, die zumindest für bestimmte westaustralische Stromatolithen das Prädikat "einst belebt" rechtfertigen.

Stromatolith | Ein Stromatolith (etwa fünfzig Zentimeter Durchmesser) der 2,7 Milliarden Jahre alten Tumbiana-Formation in Westaustralien zeigt die typische innere, konzentrische Schichtung des Gesteins. Die umgebenden Wellenrippel zeigen, dass Ablagerung in flachem Wasser erfolgte. In diesen Stromatolithen entdeckten französische Forscher eindeutige Hinweise auf ehemaliges Leben.

Die Forscher waren Gesteinsproben der Tumbiana-Formation mit modernsten mikroskopischen und spektroskopischen Verfahren zu Leibe gerückt. Sie entdeckten in den 2,7 Milliarden alten Ablagerungen winzige organische Kügelchen, die in ihrer Form an Zellen erinnern. Die Wissenschaftler wiesen darin Karbonsäuren und andere kohlenstoffhaltige Moleküle nach, die sie als Überreste biologischer Aktivität deuten. Darüber hinaus fanden sie zu ihrer Überraschung Aragonit, eine Kalkvariante, die eigentlich recht instabil ist.

Der bislang früheste Nachweis dieses Minerals ist auf 350 Millionen Jahre datiert – und wurde unter anderem damit begründet, dass eine tonige, organische Umhüllung, wie sie eine Cyanobakterienmatte bieten würde, das Mineral vor zerstörerischen Umwelteinflüssen bewahrt habe. Eine ähnliche Rolle schreiben die Forscher den aufgespürten karbonsäurehaltigen Substanzen in dem 2,7 Milliarden Jahre alten Stromatolithen zu: Sie hätten verhindert, dass das Aragonit zu stabilerem Kalzit umgebaut wurde. Ohne mikrobielle Hersteller dieses schützenden Säuremantels wäre die Umwandlung längst komplett.

Insgesamt seien sich heutiger und der untersuchte präkambrische Stromatolith unter dem Mikroskop täuschend ähnlich und die charakteristische Kugelform mit abiotischen Prozessen eigentlich nicht zu erklären. Damit dürften wohl tatsächlich im Westaustralien vor unserer Zeit, in einer flachen Meeres- oder Seenbucht, Mikroorganismen den Grundstein gelegt haben für die heute dort zu findenden Stromatolithen.

Spannend wird nun, was Lepot und seine Kollegen – oder andere Arbeitsgruppen – mit ihrem scharfen Blick aus noch älteren Gesteinen ans Tageslicht bringen. Laut Pascal Philippot, Leiter der Arbeitsgruppe, liegt als nächstes eine Probe aus der Dresser-Formation auf dem Labortisch. Sie stammt aus dem nahe gelegenen Pilbara – und ist 3,5 Milliarden Jahre alt.