Winzige Fossilien können der älteste Beweis für das Leben auf der Erde sein

Alte, konservierte Mikroben, die mit Milliarden von Jahren zu klein sind, um mit bloßem Auge gesehen zu werden, könnten laut einer neuen Studie die ältesten bekannten Beweise für das Leben auf der Erde sein.

Diese Mikrofossilien, die 1982 in Westaustralien entdeckt und 1993 beschrieben wurden, sind so winzig, dass acht von ihnen nacheinander aufgereiht die Breite eines menschlichen Haares überspannen. Die Forscher, die die Fossilien entdeckten, identifizierten sie zunächst als biologisch, aber andere Wissenschaftler argumentierten, dass es unmöglich sei, mit Sicherheit zu behaupten, dass die so genannten "Fossilien" eher merkwürdig aussehende Mineralien seien.

Als die Autoren der neuen Studie jedoch eine neuartige Methode zur Untersuchung der empfindlichen Fossilien auf molekularer Ebene verwendeten, fanden sie bestimmte Kohlenstoffsignaturen, die darauf hindeuteten, dass die Fossilien doch organischen Ursprungs waren. Obwohl die Fossilien schätzungsweise 3,5 Milliarden Jahre alt waren, deutete die Vielfalt der Mikroben in der Gruppe darauf hin, dass das Leben wahrscheinlich noch früher auf der Erde auftauchte, berichteten die Studienautoren. [In Bildern: Die ältesten Fossilien auf der Erde]

Aber nicht alle sind sich einig, dass diese Fossilien das älteste Leben auf der Erde darstellen. Einige Experten haben darauf hingewiesen, dass es andere Proben gibt, die sogar älter sein könnten als die australischen Mikrofossilien, während andere Forscher Zweifel haben, ob diese Sedimente überhaupt Spuren von Leben beherbergen, was darauf hindeutet, dass chemische Marker, die biologische Beweise darstellen, das Ergebnis von Geothermie sind Aktivität.

Hinweise auf das Leben

Verglichen mit Fossilien von ausgestorbenen Wirbeltieren, scheinen mikrobielle Fossilien nicht viel anzusehen, selbst wenn sie stark vergrößert sind. Bestimmte große fossile Exemplare sind in ihrer Erhaltung wunderschön detailliert und behalten Eindrücke von Haut oder Federn alter Tiere. Andere wundern sich über ihre schiere Größe, wie die massiven Oberschenkelknochen der riesigen Sauropoden-Dinosaurier, die größer sein können als ein menschlicher Erwachsener.

Aber Mikrobenfossilien, obwohl weder strukturell komplex noch groß, sind in Bezug auf das Alter konkurrenzlos. Das erste Leben auf der Erde war mikrobiell, und Fossilien aus dieser Zeit bieten einen verlockenden Einblick in die Formen, aus denen alle Lebewesen - lebend und ausgestorben - über Milliarden von Jahren entstanden sind.

In den letzten Jahren haben andere Studien über Mikrofossilien berichtet, die Hinweise auf altes mikrobielles Leben enthalten, wie z. B. winzige Hämatit-Röhren, die in quartierreichem vulkanischem Gestein eingebettet sind und möglicherweise Mikroben beherbergen, die zwischen 3,77 Milliarden und 4,29 Milliarden Jahren lebten. Eine andere Studie beschrieb kegelähnliche Strukturen, die in Gesteinen im Südwesten Grönlands nachgewiesen wurden, die Sedimente darstellen könnten, die fossile mikrobielle Kolonien umgeben, die vor 3,7 Milliarden Jahren lebten.

Beide Entdeckungen weisen auf mögliche Hinweise auf ein Leben hin, das älter wäre als die in der neuen Studie untersuchten Mikroben. Die neue Untersuchung ist jedoch die erste, die einzelne, versteinerte Mikroben untersucht und beschreibt, wobei sie "sowohl die Morphologie als auch die geochemische Signatur des Lebens" in diesen alten Proben findet, Studienkoautor John W. Valley, Professor für Geowissenschaften am Universität von Wisconsin-Madison, erzählte Live Science in einer E-Mail.

Aber endgültige Antworten können schwer fassbar sein, wenn man in die Vergangenheit zurück blickt, vor allem auf der Suche nach den Ursprüngen des Lebens auf unserem Planeten. Milliarden von Jahren geologischer Veränderungen hinterlassen chemische Spuren in Gesteinen, die nach früheren Studien oft den Spuren biologischer Überreste ähneln.

"Krimskrams"

Diese Gruppe von Mikroben-Fossilien war zwar schon sehr alt, aber laut ihrer Studie, Co-Autor J. William Schopf, Professor für Paläobiologie an der Universität von Kalifornien, Los Angeles, und einer der gefundenen Forscher war es schwierig, sie zu analysieren und beschrieb die Fossilien vor Jahrzehnten. Tatsächlich bezeichnete Schopf sie in seinem Buch "Wiege des Lebens: Die Entdeckung der frühesten Fossilien der Erde" (Princeton University Press, 1999) als "winzige Kleinigkeiten", die "reichlich vorhanden", aber auch "verkohlt, zerfetzt, übermäßig gekocht" waren ).

Für die neue Studie untersuchten Schopf und seine Kollegen 11 Proben mikroskopischer Fossilien mit einer hochempfindlichen Technik, die bei der Erstbeschreibung der Mikroben nicht verfügbar war: Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS). Dieses Verfahren analysiert die Zusammensetzung einer festen Oberfläche, indem es mit Ionen beschossen wird, und sammelt dann die Ionen, die aus dem gescannten Objekt ausgestoßen werden, und wertet sie aus.

Dafür mussten die Forscher die Oberfläche der Fossilien für den Scanner freilegen und den Stein, in dem sich die Fossilien befanden, minutiös im Mikrometerbereich zermahlen, erklärten die Wissenschaftler in einer Erklärung.

Nachdem sie die Fossilien gescannt hatten, isolierten und verglichen sie Kohlenstoffisotope - Formen von Kohlenstoff mit der gleichen Anzahl von Protonen, aber unterschiedlicher Anzahl von Neutronen. Sie fanden, dass die Verhältnisse von zwei bestimmten Isotopen "für Biologie und metabolische Funktion charakteristisch sind", sagte Valley in der Aussage.

"Wir zeigen, dass Taxa, die durch Morphologie identifiziert wurden, mit dem Kohlenstoffisotopenverhältnis korrelieren. Wir haben 10 Jahre gebraucht, um die Fähigkeit zu entwickeln, diese Messungen genau durchzuführen", sagte er Live Science.

Beweise sammeln

Wie für andere Forscher, die noch ältere Hinweise auf mikrobielle Organismen beschrieben haben, während sie alte Merkmale präsentiert haben könnten, die tatsächlich mit Lebenszeichen übereinstimmten, war ihr Beweis unvollständig, erklärte Valley.

"Einige Merkmale haben Morphologie, aber keine Chemie. Andere haben geeignete Kohlenstoffisotopenverhältnisse, aber die Morphologie wurde durch Hochtemperaturmetamorphose zerstört", sagte er.

Die Autoren der Studie identifizierten die Mikroben weiter als eine heterogene Gruppe, zu der einige Mikroben gehörten, die Methan produzierten, einige, die Methan verbraucht hätten, und andere, die sich auf die Sonne verlassen hätten, um Energie zu produzieren.

Die Unterscheidung zwischen diesen Mikroben war besonders bemerkenswert, weil sie darauf hinweist, dass das Leben schon lange genug auf der Erde war, um sich zu diversifizieren und zu spezialisieren, berichteten die Studienautoren. Während es unmöglich ist zu sagen, wann das Leben auf dem Planeten zum ersten Mal auftrat, deuten diese Mikroben darauf hin, dass selbst in der frühen Kindheit der Erde ein sehr primitives mikrobielles Leben entstanden sein könnte.

"Wir haben keinen direkten Beweis dafür, dass das Leben vor 4,3 Milliarden Jahren existierte, aber es gibt keinen Grund, warum es nicht hätte kommen können", sagte Valley in der Erklärung.

"Das möchten wir alle herausfinden", fügte er hinzu.

Die Ergebnisse wurden online 18. Dezember in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht.

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