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Evolution: Sauerstoff-Theorie auf den Kopf gestellt

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Fossile Schwämme. Credit: Nicholas J. Butterfield
Tierisches Leben konnte sich erst entwickeln, als die Erdatmosphäre und die Ozeane hohe Sauerstoffkonzentrationen erreicht hatten – diese These gilt als ein Fundament der Evolutionsbiologie. Doch nun werden geradezu ketzerische Stimmen laut: Es könnte auch umgekehrt gewesen sein, berichten Forscher im renommierten Wissenschaftsmagazin „Nature Geoscience“. Ihnen zufolge könnten die ersten höheren Lebensformen den Ur-Ozeanen zu mehr Sauerstoff verholfen haben, was dann wiederum die weitere Entfaltung der Evolution vor etwa 500 Millionen Jahren anfachte.

Wie sind die komplexen Lebensformen auf der Erde entstanden? Diese Frage gehört zu den größten Rätsel der Wissenschaft. Funden zufolge entwickelten sich die ersten tierischen Lebensformen vor rund einer halben Milliarde Jahren. Zu dieser Zeit war das Leben an sich allerdings bereits ein uraltes Konzept: Der älteste gesicherte Nachweis von Einzellern ist rund zwei Milliarden Jahre alt. Es gibt allerdings auch Hinweise, dass die ersten urtümlichen Lebensformen schon vor über 3,5 Milliarden Jahren entstanden sind.

Als die Entwicklung der mehrzelligen Tiere dann doch einsetzte, fiel dieser Sprung geologischen Untersuchungen zufolge mit einem deutlichen Anstieg der Sauerstoffkonzentrationen zusammen. So ging man bisher von einem gerichteten Zusammenhang aus: Niedrige Sauerstoffgehalte hatten die Entwicklung der höheren Lebensformen lange verhindert, erst als sie schließlich doch stiegen, konnten sich Tiere entwickeln. Doch nun mehren sich die Hinweise, dass diese Annahme falsch sein könnte, berichten die Forscher um Tim Lenton of the University of Exeter.

Den Anstoß zu ihren Überlegungen haben kürzlich veröffentlichte Ergebnisse dänischer Forscher geliefert: Sie haben herausgefunden, dass Schwämme bei extrem niedrigen Sauerstoffkonzentrationen überleben und wachsen können. Schwämme gelten als sehr urtümliche Tiere – vermutlich ähnelten ihnen die ersten höheren Lebensformen der Erde. Die Forscher werteten das Ergebnis als als ein Indiz dafür, dass sich tierisches Leben auch bereits bei sehr geringen Sauerstoffkonzentrationen hätte entwickeln können. Tim Lenton und seinen Kollegen zufolge könnte genau dies der Fall gewesen sein und der Sauerstoffanstieg sei dann eine Folge dieser Entwicklung gewesen.

Beseitigte Biomasse ließ den Sauerstoffverbrauch sinken

Sie beschreiben den möglichen Ablauf folgendermaßen: In den urzeitlichen Meeren entstanden vor 1.000 bis 542 Millionen Jahren die ersten komplexeren Lebensformen, deren Körper schwerer waren als die der einfacheren Organismen zuvor. So sanken sie schneller in tiefere Wasserschichten oder auf den Meeresgrund. Dadurch verschwand zunehmend Biomasse aus dem Oberflächenwasser, die zuvor dort durch Bakterien unter Verbrauch von Sauerstoff abgebaut worden war. Später entwickelten sich dann auch die ersten Tiere, die wie die heutigen Schwämme Plankton aus dem Wasser filterten und damit zusätzlich zur Beseitigung der Biomasse beitrugen. Auf diese Weise wurde der Sauerstoff-verbrauchende Abbau der organischen Substanz zunehmen in die Tiefe und die Sedimentschichten der Meere verlagert, was die Sauerstoffkonzentrationen in den Ozeanen schließlich bis ins Tiefenwasser steigen ließ. Ob es sich tatsächlich so zugetragen hat, bleibt bisher Spekulation. Es handelt sich aber um eine plausibel Alternative zu der bisherigen Lehrmeinung, sind die Forscher überzeugt.

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„Unserem Szenario zufolge waren die ersten Tiere also keine passiven Nutznießer der steigenden Sauerstoffkonzentrationen, sondern trugen aktiv zur Sauerstoffversorgung der Ozeane vor 600 Millionen Jahren bei. Sie schufen damit eine Welt, in der sich komplexere tierische Lebensformen bilden konnten“, sagt Lenton. Aus ihnen entfaltete sich dann der Baum der Evolution, der letztlich ein auch ein Wesen hervorbrachte, das wiederum fragend auf die Entwicklungsgeschichte des Lebens blickt: den Menschen.
 

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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