Winzige 1,7 Milliarden Jahre alte Fossilien könnten verraten, wie komplexes Leben begann

Die Suche nach Leben auf dem Mars oder auf Eismonden wie Europa und Enceladus mag im Rampenlicht stehen, aber ein anderes Astrobiologie-Mysterium lauert direkt in unserem eigenen Hinterhof: Wann erschienen die ersten Eukaryoten auf der Erde, und wie bereiteten sie die Bühne für komplexes Leben? Denn seien wir ehrlich, Mikroben regierten ungefähr 90 Prozent der Geschichte unseres Planeten, und herauszufinden, wie wir von einer Welt aus einzelligem Schleim zu einer voller Pflanzen, Tiere und Pilze gelangten, könnte uns auch verraten, ob komplexes Leben anderswo im Universum auftauchen könnte.

Das Leben auf der Erde begann vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren, sagt Ross Anderson, Paläontologe an der Universität Oxford. Cyanobakterien und Sauerstoff produzierende Photosynthese waren spätestens vor 2,3 Milliarden Jahren auf der Bildfläche, während Eukaryoten spätestens vor 1,7 Milliarden Jahren ankamen. Algen folgten vor mindestens einer Milliarde Jahren (und möglicherweise früher), und Tiere erschienen vor mindestens 570 Millionen Jahren. Um zum gemeinsamen Vorfahren von Pflanzen und Tieren zurückzuverfolgen, müssten Forscher laut Anderson etwa 1,6 Milliarden Jahre zurückblicken.

Kronen-Eukaryoten – unter den frühesten eukaryotischen Formen – waren entscheidend für die Entstehung komplexen Lebens. Eukaryotische Zellen besitzen einen Zellkern, der ihre DNA umschließt, sowie Organellen wie Mitochondrien, die Energie für anspruchsvollere Lebensweisen liefern. Eukaryoten brachten letztendlich jedes Tier, jede Pflanze und jeden Pilz auf der heutigen Erde hervor. Aber ihre frühesten Vorfahren zu finden, ist eine Herkulesaufgabe.

Organismen, die älter als 500 Millionen Jahre sind, besaßen keine Schalen oder Skelette, daher müssen Paläontologen auf seltene Umgebungen zurückgreifen, die empfindliche Zellen und Weichteile erhalten können. Das lässt Wissenschaftlern nur wenig Information über das Leben in einem enormen Zeitraum, der etwa 90 Prozent der Erdgeschichte umfasst.

Andersons Forschung konzentriert sich auf einen der größten Übergänge in der biologischen Geschichte: wie die Erde von einem von Bakterien dominierten Planeten zu einem von komplexen mehrzelligen Organismen bewohnten wurde. Da Fossilien dieser frühen Kreaturen schwer zu finden sind, untersucht er die Chemie uralter Gesteine, um vielversprechende Umgebungen zu identifizieren. Auch die Zeit ist ein gewaltiger Feind – eukaryotische Mikrofossilien haben Milliarden von Jahren geologischer Abnutzung überstanden, was sie noch schwerer zu entdecken macht.

Wir wissen, dass der Übergang von einzelligem zu mehrzelligem Leben mehr als einmal stattfand, in verschiedenen Teilen der Welt. Anderson ist besonders daran interessiert zu verstehen, wie dieser Prozess zur schwindelerregenden Vielfalt der heutigen Tiere führte. Ein Großteil dieses Fundaments wurde um den Ediacara/Kambrium-Übergang vor etwa 540 Millionen Jahren gelegt, was einen Wandel von weichkörperigen Organismen zur Kambrischen Explosion markierte, als Tiere mit Beweglichkeit, Schalen und Skeletten der letzte Schrei wurden.

Um ältere Fossilien zu finden, begeben sich Wissenschaftler an Orte, an denen empfindliches biologisches Material eine Überlebenschance hatte. Anderson und seine Kollegen interessieren sich besonders für eine etwa 100 Quadratkilometer große Region nahe Svalbard, Norwegen, auf etwa 80 Grad Nord, die einst von einem flachen Meer bedeckt war. Auch Australien hat Beweise hervorgebracht – erst letztes Jahr entdeckten Forscher dort einige der ältesten bekannten eukaryotischen Mikrofossilien, die auf etwa 1,75 Milliarden Jahre datiert werden.

Antike Küstenumgebungen sind vielversprechende Jagdgründe, da Eukaryoten dort Zugang zu Nährstoffen und organischem Material gehabt hätten, was möglicherweise größere Vielfalt und Mehrzelligkeit unterstützte. Forscher zielen oft auf unberührte Orte oder unterabgetastete Regionen ab. Anderson spezialisiert sich auf Gebiete mit enormen Tonablagerungen, die möglicherweise zur Erhaltung uralter eukaryotischer Überreste beigetragen haben. Heute sind die besten Orte oft Wüsten oder arktische Landschaften, wo uralte Gesteine freiliegen.

Selbst an idealen Orten ist das Auffinden eukaryotischer Mikrofossilien eine enorme Herausforderung. Diese Organismen waren mikroskopisch klein, besaßen keine harten Gewebe und wurden Milliarden von Jahren lang abgebaut. Anderson merkt an, dass die Fossilüberlieferung aus dieser Zeit weiterhin schlecht beprobt ist. Trotzdem werden Fortschritte gemacht –