Geologen haben gezeigt, dass vor dreieinhalb Milliarden Jahren am Boden des Primärozeans gebildete Graphitfragmente Spuren der Existenz von Archaeen darstellen - einer der beiden Hauptarten von Mikroben auf der Erde, so die Zeitschrift PNAS.
„Unsere Messungen von Isotopenfraktionen haben gezeigt, dass diese Fossilien eindeutig biologischen Ursprungs sind. Wir haben keine direkten Beweise dafür, dass das Leben bereits vor 4,3 Milliarden Jahren existiert haben könnte, aber es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass dies im Prinzip unmöglich war, und wir planen, dies in Zukunft zu testen , sagte John Wally von der University of Wisconsin in Madison (USA).
Erde vor Beginn der Zeit
Die ersten Organismen tauchten während der Archäerzeit auf der Erde auf, aber es gibt keinen allgemein anerkannten Standpunkt darüber, wann und wie dies genau geschah. Bisher wurden nur wenige fossile Beweise dafür gefunden, dass Mikroben vor etwa 3,4 Milliarden Jahren im Urozean existierten, aber viele Wissenschaftler glauben, dass das Leben möglicherweise viel früher entstanden ist.
Im Jahr 2015 fanden japanische Geologen, die Graphitproben aus der vor 3,7 Milliarden Jahren in Grönland gebildeten Isua-Formation untersuchten, Hinweise auf die Existenz von Leben bereits zu dieser Zeit. Der erste eindeutige Beweis dafür wurde letztes Jahr entdeckt, und ein Jahr zuvor entdeckten Wissenschaftler in Australien Spuren, dass Organismen noch früher auf der Erde existierten - vor vier Milliarden Jahren.
Wie Wally feststellt, stimmen viele Geologen solchen Schätzungen grundsätzlich nicht zu und glauben, dass dies viel später geschah - vor 2,5 bis 3 Milliarden Jahren. Sie kritisieren solche Ergebnisse häufig und stellen fest, dass sich ohne die Beteiligung von Mikroben Ablagerungen von Graphit und anderen, vermutlich biogenen Gesteinen gebildet haben könnten und Spuren von Bakterien und Archaeen von der Vorstellungskraft der Forscher gezogen worden sein könnten.
Wally und seine Kollegen haben versucht, den Skeptikern das Gegenteil zu beweisen. Zu diesem Zweck untersuchten sie vor drei Jahrzehnten die Isotopen- und chemische Zusammensetzung von Graphitablagerungen am Standort Pilbara in Westaustralien.
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Diese Ablagerungen bildeten sich vor etwa 3,5 Milliarden Jahren im flachen Wasser des Primärozeans, wie die den Graphit umgebenden Felsen belegen. Sie zeichnen sich durch filamentöse Strukturen aus, ähnlich wie viele aneinander "geklebte" Mikroben.
Isotope "sprechen"
Geologen machten auf eine bekannte Tatsache aufmerksam: Ein etwas anderer Anteil an Kohlenstoffisotopen ist für lebende Organismen und ihre Überreste charakteristisch als für Ablagerungen unbelebter organischer Stoffe. Dies ermöglicht es, den Ursprung bestimmter Sedimentgesteine eindeutig festzustellen.
Überreste einer alten Archaee in Westaustralien / PNAS.
Anhand dieser Idee schnitten die Wissenschaftler kleine Schichten aus den in Pilbar gefundenen Graphitstücken und beleuchteten sie mit einem Teilchenbeschleuniger. So konnten sie die Anzahl der Kohlenstoff-12- und Kohlenstoff-13-Atome in den angeblichen "Bakterien" und der umgebenden Substanz anorganischen Ursprungs genau berechnen.
„Die Grenzen zwischen Mikroben und anorganischen Sedimenten stimmten perfekt mit der Lage der Zonen mit unterschiedlichen Anteilen an Kohlenstoffisotopen überein. Wenn diese Strukturen nicht biogenen Ursprungs sind, können solche Unterschiede nicht erklärt werden. Die Anteile von Kohlenstoff-13 und Kohlenstoff-12 in diesen Überresten sind ideal dafür geeignet, wie Mikroben metabolisieren und wie sie im Allgemeinen leben “, fährt Wally fort.
Dieselben Messungen, wie der Geologe feststellt, zeigten zum ersten Mal, dass es sich bei Wissenschaftlern nicht um die ersten Bakterien handelt, sondern um archaea-entfernte Verwandte moderner Staphylokokken, E. coli und anderer Vertreter des Mikrokosmos, die mehrzelligen Kreaturen etwas näher sind als andere Mikroben. Darüber hinaus deutet der relativ geringe Anteil an Kohlenstoff-13 in den Überresten darauf hin, dass diese Mikroben sich von Methan ernährten, das damals in der Atmosphäre reichlich vorhanden war.
Diese Entdeckung verschiebt die Zeit des Auftretens von Archaeen um fast 800 Millionen Jahre - frühere Wissenschaftler glaubten, dass sie vor etwa 2,7 Milliarden Jahren viel später als Bakterien auftraten. Wally sagt, das Leben habe sich viel schneller entwickelt als erwartet und hätte fast gleichzeitig mit der Geburt des Planeten erscheinen können.
