Leben schon vor vier Milliarden Jahren?

In diesem Gestein des Nuvvuagittuq-Gürtels in Quebec entdeckten die Forscher die MIkrofossilien (Foto: Dominic Papineau)

Gab es vielleicht schon vor rund vier Milliarden Jahren Leben auf der Erde? In einem der ältesten Krustengesteine unseres Planeten haben Forscher Strukturen entdeckt, die von Lebewesen stammen könnten. Es handelt sich um winzige Röhren und Fädchen aus Hämatit sowie Karbonat-Rosetten, wie sie heute von Bakterien an hydrothermalen Schloten produziert werden. Sollte es sich hier wirklich um Mikrofossilien handeln, wären dies die ältesten Nachweise für Leben auf unserem Planeten.

Der Ursprung des Lebens auf der Erde liegt bis heute weitgehend im Dunkeln. Bisher ist weder klar, in welcher Umgebung einst die ersten Zellen entstanden, noch wann genau dies geschah. So halten einige Forscher heiße Tümpel im Umfeld urzeitlicher Geysire für eine vielversprechende "Wiege des Lebens", andere favorisieren Poren in Unterwasser-Tongesteinen oder hydrothermale Schlote als Orte, die günstige Bedingungen für die ersten Zellen boten. Ähnlich unklar ist die Datierung dieses Ereignisses – denn es fehlt an eindeutigen Zeugnissen der ersten Organismen. Weil diese größtenteils einfachen Einzeller keine harten Skelette oder Panzer besaßen, blieb von ihnen nichts übrig. Bisherige Hinweise auf früheste Lebensformen beruhen daher meist auf Mineralen und chemischen Verbindungen, die typischerweise erst durch die Tätigkeit von Bakterien und anderen Einzellern entstehen. So haben Forscher in 3,7 Milliarden Jahre altem Gestein aus dem Südwesten Grönlands Graphitkörnchen entdeckt, die ungewöhnlich wenig von dem Isotop Kohlenstoff-13 enthalten – was als möglicher Hinweis auf eine biologische Aktivität gilt. Ähnliche Graphitkörnchen wurden in vier Milliarden Jahre alten Zirkonkristallen aus Westaustralien entdeckt. Doch ob es sich dabei wirklich um erste Lebensspuren handelt, ist umstritten. Denn unter bestimmten Bedingungen kann dieser Graphit auch abiotisch entstehen, wie Matthew Dodd vom University College London und seine Kollegen erklären. Ihren Angaben nach waren die frühesten bisher halbwegs als gesichert geltenden Mikrofossilien maximal 3,5 Milliarden Jahre alt.

Winzige Röhrchen und Filamente

Jetzt jedoch haben Dodd und seine Kollegen möglicherweise noch deutlich ältere Lebensspuren entdeckt. Fündig wurden sie bei Analysen von Gesteinsproben aus dem sogenannten Nuvvuagittuq-Gesteinsgürtel in Quebec. Diese an der Küste Kanadas liegende Gesteinsformationen werden auf ein Alter von 3,7 bis vielleicht sogar 4,28 Milliarden Jahre datiert, wie die Forscher berichten. Der Nuvvuagittuq-Gürtel umfasse damit eine der ältesten, wenn nicht sogar die älteste eisenhaltige Gesteinsformation der Erde. Zum Zeitpunkt ihrer Entstehung lag sie unter Wasser und war vermutlich Teil eines Felds von hydrothermalen Schloten. "Diese Gesteine bestehen zum größten Teil aus Silikaten und aus Hämatit, einer Eisenverbindung", erklärt Dodds Kollege Dominic Papineau. "Solche Mineralkombinationen finden wir heute in der Umgebung von hydrothermalen Schloten." Als die Wissenschaftler Proben dieser Gesteine näher untersuchten, entdeckten sie ungewöhnliche Strukturen. Dabei handelt es sich um winzige Röhrchen und Filamente aus Hämatit, die nur halb so dick sind wie ein menschliches Haar, aber bis zu einem halben Millimeter lang. Viele dieser Röhrchen bilden Gruppen von gleich ausgerichteten Fäden, einige sind dabei verzweigt, andere nicht.

"Die Morphologie und Zusammensetzung dieser Strukturen ähnelt der von Filamenten, die noch heute an einigen weniger heißen hydrothermalen Schloten gefunden werden", berichten Dodd und seine Kollegen. "Von diesen wissen wir, dass sie von eisenoxidierenden Bakterien produziert werden." Könnten demnach auch die Hämatit-Filamente aus der Nuvvuagittuq-Formation biogenen Ursprungs sein? Um das zu prüfen, analysierten die Forscher die genaue Zusammensetzung der fossilen Filamente unter anderem mit Hilfe der Raman-Spektroskopie und der Laserablation. "Wir haben die strengsten, robustesten Ansätze genutzt, um zu testen, ob diese Mikrofossilien vielleicht doch nichtbiologische Strukturen sind", betont Papineau. Doch die Tatsache, dass die Hämatitröhrchen mit den Mineralien Apatit und Karbonat zusammen auftreten, ist nach Angaben der Forscher ein Indiz dafür, dass hier Organismen am Werk gewesen sein müssen. Auch die im Umfeld der Hämatitröhrchen gefundenen Eisenoxid-Körnchen und Karbonat-Rosetten sind ihrer Ansicht nach Indizien für einen biogenen Ursprung dieser Strukturen.

"Zusammengenommen sprechen diese Beobachtungen dafür, dass schon vor mehr als 3,7 Milliarden Jahren in diesen hydrothermalen Umgebungen biologische Aktivität gab", konstatieren Dodd und seine Kollegen. Folgt man dem maximalen Alter des Nuvvuagittuq-Gürtels, könnten diese Lebensspuren sogar mehr als vier Milliarden Jahre alt sein. "Sie stammen damit möglicherweise aus einer Zeit nur wenige hundert Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems und des Planeten Erde", sagt Papineau.

So haben die Forscher die Mikrofossilien entdeckt und identifiziert (Video: University College London)

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