De zoektocht naar leven op Mars of op ijzige manen zoals Europa en Enceladus mag dan de schijnwerpers opeisen, maar een ander astrobiologisch mysterie ligt op de loer in onze eigen achtertuin: wanneer verschenen de eerste eukaryoten op aarde, en hoe bereidden ze het toneel voor voor complex leven? Want laten we eerlijk zijn, microben regeerden de roost voor ongeveer 90 procent van de geschiedenis van onze planeet, en uitzoeken hoe we van een wereld van eencellig slijm naar een wereld vol planten, dieren en schimmels zijn gekomen, zou ons ook kunnen vertellen of complex leven elders in het universum zou kunnen opduiken.

Het leven op aarde begon meer dan 3,5 miljard jaar geleden, zegt Ross Anderson, een paleontoloog aan de Universiteit van Oxford. Cyanobacteriën en zuurstofproducerende fotosynthese waren er al minstens 2,3 miljard jaar geleden, terwijl eukaryoten er minstens 1,7 miljard jaar geleden waren. Algen volgden minstens een miljard jaar geleden (en mogelijk eerder), en dieren verschenen minstens 570 miljoen jaar geleden. Om terug te gaan naar de gemeenschappelijke voorouder van planten en dieren, zegt Anderson, moeten onderzoekers rond 1,6 miljard jaar geleden kijken.

Krooneukaryoten - onder de vroegste eukaryotische vormen - waren cruciaal voor het ontstaan van complex leven. Eukaryotische cellen hebben een kern die hun DNA omsluit, plus organellen zoals mitochondriën, die de energie leveren voor veeleisendere levensstijlen. Eukaryoten gaven uiteindelijk aanleiding tot elk dier, elke plant en elke schimmel op aarde vandaag. Maar het vinden van hun vroegste voorouders is een Herculeaanse taak.

Organismen ouder dan 500 miljoen jaar hadden geen schelpen of skeletten, dus paleontologen moeten vertrouwen op zeldzame omgevingen die fragiele cellen en zachte weefsels kunnen bewaren. Dat laat wetenschappers met bitter weinig informatie over het leven gedurende een enorme periode die ongeveer 90 procent van de geschiedenis van de aarde beslaat.

Anderson's onderzoek richt zich op een van de grootste overgangen in de biologische geschiedenis: hoe de aarde van een door bacteriën gedomineerde planeet naar een planeet bewoond door complexe meercellige organismen ging. Omdat fossielen van deze vroege wezens moeilijk te vinden zijn, bestudeert hij de chemie van oude gesteenten om veelbelovende omgevingen te identificeren. Tijd is ook een geduchte vijand - eukaryotische microfossielen hebben miljarden jaren van geologische slijtage doorstaan, waardoor ze nog moeilijker te spotten zijn.

We weten dat de verschuiving van eencellig naar meercellig leven meer dan eens plaatsvond, in verschillende delen van de wereld. Anderson is vooral benieuwd naar hoe dat proces leidde tot de duizelingwekkende diversiteit van dieren vandaag. Veel van die basis werd gelegd rond de Ediacaran/Cambrische overgang ongeveer 540 miljoen jaar geleden, wat een verschuiving markeerde van zachte organismen naar de Cambrische explosie, toen dieren met mobiliteit, schelpen en skeletten helemaal in de mode raakten.

Om oudere fossielen te vinden, gaan wetenschappers naar plaatsen waar delicaat biologisch materiaal een kans had om te overleven. Anderson en zijn collega's zijn vooral geïnteresseerd in een gebied van ongeveer 100 vierkante kilometer nabij Svalbard, Noorwegen, op ongeveer 80 graden noorderbreedte, ooit bedekt door een ondiepe zee. Australië heeft ook bewijs opgeleverd - vorig jaar nog ontdekten onderzoekers daar enkele van de oudst bekende eukaryotische microfossielen, daterend van ongeveer 1,75 miljard jaar geleden.

Oude kustomgevingen zijn veelbelovende jachtgebieden, omdat eukaryoten daar toegang zouden hebben gehad tot voedingsstoffen en organisch materiaal, mogelijk ondersteunend grotere diversiteit en meercelligheid. Onderzoekers richten zich vaak op ongerepte locaties of onderbemonsterde regio's. Anderson specialiseert zich in gebieden met enorme kleiafzettingen die mogelijk hebben geholpen bij het bewaren van oude eukaryotische overblijfselen. Tegenwoordig zijn de beste plekken vaak woestijnen of Arctische landschappen, waar oude gesteenten blootgesteld blijven.

Zelfs in ideale locaties is het vinden van eukaryotische microfossielen een enorme uitdaging. Deze organismen waren microscopisch klein, misten harde weefsels en zijn miljarden jaren lang afgebroken. Anderson merkt op dat het fossielenbestand uit deze periode slecht bemonsterd blijft. Toch wordt er vooruitgang geboekt -