Erstes tierisches Leben bereits vor 890 Millionen Jahren? | Polarjournal
Die entdeckten Fossilien sollen den Skeletten von Hornkieselschwämmen, wie dem Chelonaplysilla violacea, sehr ähnlich sein. Foto: Philippe Bourbon, Creative Commons 3.0

Die Kambrische Explosion gilt gemeinhin als der Startschuss für tierisches Leben, dessen Entwicklung vor etwa 541 Millionen Jahren begonnen haben soll, wie Fossilfunde belegen. Ein Geflecht von wurmartigen Strukturen, das die Forscherin Elizabeth Turner in einem versteinerten Riff im subarktischen Kanada entdeckte, könnte diese Annahme auf den Kopf stellen. Sie vermutet, dass die netzartigen Verzweigungen im Gestein von Überresten des Skeletts eines Schwamms stammen, der bereits vor 890 Millionen Jahren im Meer gelebt hat. Damit wären die Strukturen die ältesten bisher gefundenen Fossilien von Tieren. Jedoch teilen nicht alle Paläontologen ihre Hypothese.

Seit langem streiten sich Paläontologen darüber, wann sich komplexes tierisches Leben erstmals entwickelt hat. Viele Wissenschaftler sind der Meinung, dass bis vor 800 Millionen Jahren war der Sauerstoffgehalt auf der Erde zu gering war, als dass Tiere hätten überleben können. Erst mit dem Anstieg der Sauerstoffkonzentration im Neoproterizoikum vor 800 bis 541 Millionen Jahren sei tierisches Leben auf der Erde möglich geworden.

Sollte sich die Entdeckung von Elizabeth Turner, Geologin an der Laurentian University in Kanada und alleinige Autorin der im Fachjournal Nature veröffentlichten Studie, als richtig erweisen, würde das bedeuten, dass diese Fossilien 350 Millionen Jahre älter sind als die frühesten bekannten Tiere. «Wenn ich richtig liege, sind die Tiere lange, lange vor dem ersten Auftauchen traditioneller Tierfossilien entstanden», sagt Turner gegenüber Nature. «Das würde bedeuten, dass es eine lange Vorgeschichte von Tieren gibt, die nur nicht sehr gut erhalten geblieben ist.»

Die Geologin Elizabeth Turner bei der Feldarbeit im Rahmen eines anderen Forschungsprojekts auf der kanadischen Baffininsel. Foto: C. Gilbert

Turner entdeckte die Fossilien bereits in den 1990er Jahren im Rahmen ihrer Doktorarbeit als sie in den Mackenzie Mountains im nordwestlichen Kanada arbeitete. Das Gestein ist Teil eines uralten Riffs, das von Photosynthese-betreibenden Cyanobakterien gebildet und auf ein Alter von 890 Millionen Jahre datiert wurde. Unter dem Mikroskop fielen ihr damals schon die Verzweigungsmuster auf, die ihrer Auffassung nach zu komplex sind für Mikroben und eher Strukturen aus jüngeren Riffen ähnelten. Doch niemand konnte sagen, worum es sich dabei handelte.

In später veröffentlichten Studien ist beschrieben worden, dass Hornkieselschwämme der taxonomischen Unterklasse Keratosa — auch heute noch als Badeschwämme verwendet — ein verzweigtes Muster aus dem Kalkmineral Kalzit hinterlassen, das mit der Zeit das faserige Skelett des Schwamms ersetzt, wie der Wissenschaftsjournalist Michael Price im Fachmagazin Science schreibt. Laut Turner sieht das Muster genauso aus wie die Strukturen, die sie vor über 20 Jahren in dem alten Riff gefunden hat. Obwohl auch diese Studien umstritten sind, fühlte sich Turner durch sie bestärkt, ihre Entdeckung zu veröffentlichen. 

Andere Wissenschaftler schließen ebenfalls nicht aus, dass es Schwämme bereits viel länger gibt als angenommen, möglicherweise sogar seit über einer Milliarde Jahren. Gert Wörheide, Geobiologe an der Ludwig-Maximilians-Universität in München, geht aufgrund seiner eigenen genetischen Arbeit davon aus, dass Schwämme so früh entstanden sein könnten, wie er gegenüber Science sagt. Die Ergebnisse von Turner seien faszinierend und plausibel, aber nicht überzeugend. Eine weitere Beweislinie sei von Nöten, um die Vermutung, dass es sich bei den Fossilien um Schwämme handelt, zu bestätigen.

Die kristallinen Röhren in den Felsen (links) könnten entstanden sein, als das kollagenartige Skelett eines 890 Millionen Jahre alten Schwamms zerfiel und versteinerte. Einige moderne Schwämme haben ein inneres Gerüst (rechts), das den Formen in den Felsen ähnelt. Fotos: Elizabeth C. Turner

Weitere Skeptiker argumentieren teils noch deutlicher und finden Turners Einordnung der Strukturen völlig abwegig. So sagt beispielsweise Jonathan Antcliffe, ein Geologe und Paläobiologe an der Universität Lausanne gegenüber Science: «Sie hat ein paar schlängelnde Strukturen in einem Felsen gefunden, einen Rorschach-Tintenkleks-Test damit gemacht und gesagt: ‘Die erinnern mich irgendwie vage an einen Schwamm’. So ziemlich jede größere Gruppe von Lebewesen kann solche schlängelnden kleinen Strukturen hervorbringen.»
Auch Rachel Wood, Geowissenschaftlerin an der Universität von Edinburgh, ist nicht überzeugt und sagt gegenüber Nature, dass bei einer so großen Behauptung alle anderen Möglichkeiten ausgeschlossen werden müssen. «Mikroben zum Beispiel bringen seltsame und wunderbare Formen hervor.» Wie sie sagt, wachsen manchmal Kristalle auch so, dass sie wie Muster aussehen, die von lebenden Organismen gebildet werden, was bedeutet, dass die von Turner gefundenen Gesteinsproben möglicherweise gar keine Fossilien sind.

«Schwämme könnten sich entwickelt haben und ein paar hundert Millionen Jahre lang nichts Besonderes getan haben, bis ein Anstieg des Sauerstoffgehalts eine evolutionäre Explosion auslöste.»

Elizabeth Turner, Geologin an der Laurentian University, Kanada und Autorin der Studie

Turner hält dagegen und erklärt, dass die Cyanobakterien, die Baumeister des Riffs, nicht solche komplexen Muster bilden. Und auch Algen und Pilze erzeugen nicht die Winkel, die in den Strukturen sichtbar sind. Stattdessen ähneln sie dem inneren Gerüst moderner Hornkieselschwämme und stimmen mit den erwarteten Zerfalls- und Fossilisationmustern überein. Daher ist es durchaus möglich, dass die versteinerten Überreste von 890 Millionen Jahre alten Schwämmen stammen, so Turner. Den damals noch raren Sauerstoff könnten die Schwämme von ihren unmittelbaren Nachbarn, den Cyanobakterien, bezogen haben.
Unterstützung bekommt Turner von Allison Daley, Paläontologin an der Universität Lausanne, die der Meinung ist, dass Turners Arbeit weitere Untersuchungen wert ist: «Es ist wichtig, diese alten Ökosysteme zu verstehen, einschließlich der in dieser Arbeit beschriebenen Strukturen, egal ob es sich um Schwämme handelt oder nicht.» 

Sollten sich Turners Strukturen tatsächlich als Schwammfossilien erweisen, so David Gold, Geobiologe an der Universität von Kalifornien, Davis, gegenüber Nature «wäre das sehr aufregend und würde uns helfen, die frühe Geschichte der tierischen Evolution zu klären.»
Seit Jahrzehnten läuft unter Wissenschaftlern die Debatte, wann tierisches Leben auf der Erde begann, so Gold, und die Studie könnte sie neu anheizen.

Julia Hager, PolarJournal

Link zur Studie: Turner, E.C. Possible poriferan body fossils in early Neoproterozoic microbial reefs. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03773-z

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