Älteste Pflanzenfossilien entdeckt?

Röntgentomografie-Aufnahme der möglicherweise ältesten bekannten Eukaryoten-Mikrofossilien (Foto: Stefan Bengtson)

Bisher ist unklar, wann auf der Erde die ersten Zellen mit Zellkern und Organellen entstanden. Erst mit ihnen jedoch entwickelten sich die ersten echten Pflanzen und Tiere. Jetzt haben Forscher in Indien Mikrofossilien entdeckt, die von den ältesten bekannten Pflanzen stammen könnten. Es handelt sich um winzige röhrenförmige und blattähnliche Gebilde, deren Form und innere Struktur der von primitiven Rotalgen ähnelt. Sollte sich dies bestätigen, wären diese 1,6 Milliarden Jahre alten Fossilien die bisher frühesten bekannten Vertreter des Pflanzenreichs.

Wann entstand das erste Leben auf der Erde? Und wann die ersten höheren Zellen, die zellkerntragenden Eukaryoten? Bisher gibt es nur wenige eindeutige Antworten auf diese Fragen – auch, weil die zarten Zellkörper dieser Wesen in der Regel nicht erhalten geblieben sind. Nur in besonderen Glücksfällen kommt es vor, dass sich Mineralien so in die abgestorbenen Urzeit-Zellen eingelagert haben, dass sie deren Form und Struktur zumindest erahnen lassen. Ein Beispiel dafür sind erst vor Kurzem im kanadischen Quebec entdeckten potenzielle Mikrofossilien aus der Zeit vor rund vier Milliarden Jahren.

Einigkeit herrscht unter Biologen jedoch darüber, dass die allerersten Zellen Prokaryoten waren – bakterienähnliche Zellen ohne Zellkern oder andere Organellen. Wann aus diesen einfachen Zellformen die ersten Eukaryoten entstanden und damit die ersten Vorläufer der komplexer strukturierten Pflanzen- und Tierzellen, ist allerdings strittig: "Die Datierungen für den gemeinsamen Vorfahren aller Eukaryoten gehen weit auseinander – sie variieren zwischen 0,8 Milliarden und 2,3 Milliarden Jahren", berichten Stefan Bengtson vom Schwedischen Museum für Naturkunde in Stockholm und seine Kollegen. Die Schwierigkeit liege dabei sowohl in der Datierung potenzieller Mikrofossilien als auch in der Interpretation ihrer Form und Struktur. So sehen einige Forscher schon eine gewisse Größe fossiler Zellen als Indiz für die Zugehörigkeit zu Eukaryoten, obwohl man inzwischen auch prokaryotische Cyanobakterien solcher Größe kennt.

Zellfäden mit innerer Struktur

Jetzt jedoch könnten Bengtson und seine Kollegen tatsächlich die bisher ältesten Fossilien eukaryotischer Pflanzenzellen entdeckt haben. Fündig wurden sie, als sie die rund 1,6 Milliarden Jahre alten Ablagerungen der Chitrakoot-Formation in Zentralindien näher untersuchten. "Diese Gesteine sind für ihre exquisite Konservierung von mikrobiellen Fossilien bekannt", erklären Bengtson und seine Kollegen. Denn in dem einst flachen Küstengewässer lebten ausgedehnte Kolonien von fädigen Blaualgen, deren typische, röhrenförmige Relikte bis heute im Gestein erhalten geblieben sind. Zwischen diesen Cyanobakterienfäden jedoch fielen den Forschern vereinzelt Röhrchen auf, die mit bis zu zwei Millimetern Länge deutlich größer waren.  Die Mikro-Computertomografie dieser Röhrchen enthüllte zudem, dass sie aus aneinandergereihten Einzelzellen bestanden, von denen einige eine interne Struktur aufwiesen: "Sie besteht aus einem zylindrischen Körper der an der äußeren Zellwand angeheftet ist und ins Zellinnere hineinragt. Dort trägt er ein abgeflachtes, rhombisches Objekt", berichten Bengtson und seine Kollegen.

Doch worum handelte es sich bei diesen rund 50 Mikrometer großen Plättchen? "Subzelluläre Strukturen bei mikrobiellen Fossilien sind notorisch schwer zu interpretieren", räumen die Wissenschaftler ein. Doch in diesem Falle spreche die ungewöhnliche Größe dieser Objekte für sich: "Diese rhombischen Körperchen sind hundertfach größer als alle bekannten bakteriellen Organellen", erklären sie. "Deshalb erscheint es vernünftig, sie als eukaryotische Organellen zu interpretieren." Die Forscher vermuten, dass es sich bei diesen intrazellulären Strukturen um eine frühe Form von Plastiden handelt – Zellorganellen, zu denen unter anderem die Chloroplasten der Pflanzen, aber auch die stärkeproduzierenden Pyrenoide gehören. Damit könnten die ungewöhnlichen Urzeit-Zellfäden am ehesten frühen Rotalgen ähneln. "Wir können nicht hundertprozeitig sicher sein, weil keine DNA erhalten geblieben ist", sagt Bengtson. "Aber die Merkmale stimmen sehr gut mit der Morphologie und Struktur der Rotalgen überein." Gestützt wird dies von einer weiteren Entdeckung, die die Forscher wenig später in der Chitrakoot-Formation machten: Sie stießen auf lappige, bis zu drei Millimeter große Gebilde, die möglicherweise ebenfalls aus eukaryotischen Algenzellen aufgebaut waren.

Sollten sich diese 1,6 Milliarden Jahre alten Funde als echte Eukaryotenfossilien bestätigen, könnten sie den bisher ältesten Beleg für urzeitliche Pflanzenzellen darstellen. Sie wären rund 400 Millionen Jahre älter als die bisher als früheste Rotalgen eingestuften Relikte. Nach Ansicht von Bengtson und seine Kollegen muss damit der Zeitplan des Lebens möglicherweise umgeschrieben werden. "Die Ära des sichtbaren Lebens könnte damit früher begonnen haben als wir dachten", so Bengtson.

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