Die Wachstumsschübe des Lebens - wissenschaft.de
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Die Wachstumsschübe des Lebens

Seitdem das Leben auf der Erde existiert, hat es enorm an Größe zugelegt: Zwischen den ersten Einzellern und dem Riesenmammutbaum, dem größten Lebewesen überhaupt, liegt etwa ein Faktor von zehn Billiarden, hat jetzt ein internationales Forscherteam berechnet. Der Größenzuwachs kam vor allem in zwei Wachstumsschüben: Der erste fand vor etwa 1,6 bis zwei Milliarden Jahren mit dem Übergang von den sehr einfachen Einzellern zu den sehr viel komplexer aufgebauten eukaryotischen Zellen statt. Der zweite folgte mehr als eine Milliarde Jahre später vor etwa 600 Millionen Jahren, als die ersten mehrzelligen Lebewesen die Bühne betraten. Entscheidender Faktor war jeweils ein starker und ebenfalls sprunghafter Anstieg der Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre.

Die Forscher erfassten die jeweils größten Lebewesen ihrer Zeit in einer Datenbank. Aus den ersten 1,5 Milliarden Jahren, seit dem Beginn des Lebens vor schätzungsweise 3,5 Milliarden Jahren bis vor gut 2 Milliarden Jahren, fanden sich ausschließlich Fossilien von Bakterien und bakterienartigen Einzellern. Die Maximalgröße dieser Lebensform, erklären die Wissenschaftler, ist eng begrenzt ? zu simpel ist der Aufbau der Zelle, zu sehr verlässt sie sich auf einfache chemische und physikalische Prozesse, um ihren Stoffwechsel aufrechtzuerhalten. Unter ihnen waren jedoch einige, die bereits damals eine Art Photosynthese erfunden hatten, einen Prozess also, mit dem sie die Energie des Sonnenlichts nutzen konnten. Nebenprodukt war Sauerstoff, der sich ganz langsam in der Atmosphäre anreicherte.

Das war die Basis für den ersten Wachstumsschub, erläutern die Forscher: Mit dem Auftreten des freien Sauerstoffs wurde die Entwicklung komplexerer Zellstrukturen möglich, und die ersten eukaryotischen Zellen mit Kern, Zellkraftwerken und anderen hilfreichen internen Strukturen erschienen ? und mit ihnen neue Größenordnungen des Lebens. Denn die Eukaryoten waren, obwohl ebenfalls Einzeller, bis zu einer Million Mal größer als ihre Vorgänger. Sie dominierten das Leben etwa für eine weitere Milliarde Jahre.

Dann stieg vor ungefähr 600 Millionen Jahren der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre ein weiteres Mal deutlich an ? warum, ist bis heute unklar. Doch mit dem Sauerstoff entwickelten sich aus den Einzellern die ersten mehrzelligen Lebewesen, die dank einer ausgeklügelten Arbeitsteilung ihrer spezialisierten Gewebetypen die Größenbeschränkungen der Einzeller hinter sich lassen konnten. So wuchs das Leben in nur etwa 100 Millionen Jahren vom Einzeller zu den millionenfach größeren Kopffüßern heran. „Gewissermaßen hat also das Leben selbst dem Leben ermöglicht, komplexer und größer zu werden“, kommentiert Koautor Michal Kowalewski die Daten. Dass es in Zukunft einen weiteren Sprung geben könnte, glauben die Forscher allerdings nicht: Die Erde sei einfach zu klein, um noch größeren Lebewesen Nahrung und Lebensraum zu bieten.

Jonathan Payne (Stanford University) et al.: PNAS, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1073/pnas.0806314106 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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