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Urzeit: Zähe kleine Helden

Meteoritentreffer, Vereisungen und Vulkanausbrüche: Das Leben auf Erden überstand schon viele Katastrophen - selbst als der blaue Planet zum weißen Schneeball wurde, harrten wohl einige unverwüstliche Mikroben aus. Wann aber entstanden die ersten Bewohner überhaupt?
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Bei Dinos, Moas oder Ammoniten ist die Sache ganz klar: Sie haben irgendwann einmal in der näheren oder ferneren Vergangenheit gelebt und sind dann aus den unterschiedlichsten Gründen ausgestorben. Sie blieben aber anschließend der Nachwelt erhalten, weil ihre Knochen, Zähne oder Schalen überdauerten und im Laufe der Äonen versteinerten.

Gänzlich anders steht es dagegen um die Stunde Null des Lebens: Bis heute tun sich die Paläontologen, Geologen oder Biologen schwer, den Geburtstag der ersten Organismen exakt zu datieren. Denn diese frühen Bewohner bestanden nur aus einzelnen – und später wenigen – Zellen, die mangels Substanz kaum verwertbare Spuren in ihrem Umfeld hinterließen. Und selbst wenn sie dies doch taten, wurden ihre kümmerlichen Überreste im Laufe der Jahrmilliarden von den Unbilden des Wetters, von hohen Temperaturen oder Drücken unablässig geschleift, geändert oder gänzlich ausradiert.

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Verwitterter Stromatolithenkegel | Verwitterter Stromatolithenkegel: In dieser Form kann diese Gesteinsart nur durch mikrobielles Leben entstehen.
Um sie überhaupt nachzuweisen, suchen die Forscher deshalb nach charakteristischen Verteilungen bestimmter Kohlenstoffisotope oder nach bestimmten Gesteinen, die durch Lebewesen entstehen. Zu diesen so genannten biogenen Sedimentgesteinen gehören unter anderem die Stromatolithen, die durch das unermüdliche Wirken von Kalkalgen und Bakterien im Flachwasser warmer Meere kissen- oder säulenartig emporwachsen. Aber – wie sollte es auch anders sein – sie unterscheiden sich kaum von ähnlichen Felsformationen, die niemals etwas mit Leben zu tun hatten, sondern durch chemische Ausfällung entstanden.

Schöne Beispiele für diese kontrovers diskutierten Gesteine treten im westaustralischen Strelley Pool Chert zutage. Ihr Alter beläuft sich auf geologisch gesicherte 3,43 Milliarden Jahre – sie könnten also tatsächlich Relikte der ersten Erdbewohner sein, weshalb Wissenschaftler um Abigail Allwood von der Macquarie-Universität in Sydney sie nun in Gelände und Labor überprüften [1].

Insgesamt entdeckten die Forscher auf dem etwa zehn Kilometer langen Einzelfelsen sieben unterschiedliche Stromatolithentypen, von denen einige der Geologenzunft zuvor noch völlig unbekannt waren. Ihre Formenvielfalt – darunter wellige, kuppel- wie kegelförmige und eierschachtelartige – sucht bislang ebenfalls ihresgleichen: Für Allwood und ihre Kollegen schon ein erster Hinweis auf Leben, denn unter ähnlichen geologischen Bedingungen wie sie damals wohl herrschten, bringen auch heutige, nachweislich biogene Stromatolithen diese Strukturen hervor.

So spricht die Verteilung der Sedimentkörnchen im Gesteinskörper eindeutig für einen biologischen und nicht für einen mechanischen Prozess: Die einzelnen Lagen der auftretenden Kegel beispielsweise sind jeweils variabel mächtig, was gegen eine gleichartige chemische Ausfällung spricht. Und während die Körnchen in den – auch einst leblosen – Kegelzwischenräume feinsäuberlich nach Größe geschichtet sind, herrschen in den mitunter steilwandigen Aufwölbungen eher chaotische Zustände, wie sie nur durch willkürliche Anlagerungen hervorgegangen sein könnten.

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Lanzettförmige Stromatolithe | Lanzettförmige Stromatolithe: Während ihrer Expedition fanden die Forscher insgesamt sieben unterschiedliche Stromatolithenformen in einem engen Umkreis – eine noch nie zuvor entdeckte Vielfalt.
Zudem kennt die Wissenschaft bis heute noch keinen mechanischen Prozess, der kegelförmige Stromatolithen aufbaut, während Mikroben dies durchaus schaffen: Bestimmte Cyanobakterien etwa verklumpen sich und wachsen unter Einbezug weiterer Artgenossen hin zum Licht, bis sich die stabile Kegelform gebildet hat. Während und nach der Aufbauphase binden die Bakterien Mineralien an ihre Hüllen an oder schließen unbeabsichtigt Sedimentkörnchen in ihr Projekt ein, die schließlich nach dem Absterben der Organismen versteinern und somit den Kegel bewahren.

Die frühen Cyanobakterien hinterließen aber auch noch eine viel wichtigere Spur auf der Erde: Sie sorgten durch ihre Fotosynthese für den ersten frei verfügbaren Sauerstoff in der Atmosphäre des Planeten und ermöglichten dadurch die spätere Entfaltung von Pflanzen und Tieren. Ihr eigentlich segensreiches Tun erwies sich für sie selbst jedoch wohl erst einmal als Fluch: Der Sauerstoff minderte vor etwa 2,3 Milliarden Jahren den Treibhauseffekt beträchtlich und stürzte die Erde zum ersten Mal in ihrer Geschichte in den Eiskeller – der blaue wurde von den Polen bis zum Äquator zum weißen Planeten.

Eine harte Bewährungsprobe für das junge Leben, die aber nach den Erkenntnissen von Adriana Dutkiewicz von der Universität von Sydney offensichtlich gemeistert wurde [2]. Zusammen mit Kollegen untersuchte sie winzige Öltröpfchen, die in etwa 2,4 Milliarden Jahre alten Kristallen – ausgegraben in der Umgebung des kanadischen Elliot-Sees – eingeschlossen waren: die molekularen Überreste ehemaliger Meeresbewohner in Mikrobengröße, von denen nichts blieb als Benzole, Alkylbenzole oder langkettige Kohlenwasserstoffketten.

Doch die vorhandenen chemischen Verbindungen lassen sich nicht nur auf die bekanntermaßen evolutionär uralten Cyanobakterien zurückführen, sondern es mussten auch schon höher entwickelte Lebewesen mitgemischt haben. Die vielfältigen und reichlich vorhandenen Sterane – Umbauprodukte von Sterol – lassen für die Forscher nur einen Schluss zu: Erste ebenfalls fotosynthetisch aktive Eukaryoten, und damit Lebewesen mit Zellkern, lebten bereits 50 bis 100 Millionen Jahre vor der großen Eiszeit.

Mehr noch: Sie überlebten den Schneeball Erde auch noch, denn ihre Entwicklung setzte sich nach dem Auftauen unverändert und rapide fort. Wohl zumindest kleinere Bereiche des Planeten lagen nicht unter einem hunderte Meter dicken Eispanzer begraben – etwa im Umfeld von Vulkanen oder auf freiliegenden Felsspitzen – und belohnten die zähen, kleinen Ureinwohnern zumindest für ihr unermüdliches Schaffen mit ein wenig Sonnenschein.
08.06.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 08.06.2006

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