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Erstes Licht im Dunkel

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 19.06.2009 10:25

Die kambrische Artenexplosion ist eines der großen Rätsel der Erdgeschichte, das schon Charles Darwin verwirrte. Vor 540 Millionen Jahren tauchten innerhalb geologisch gesehen kürzester Zeit die Vorfahren aller Tiere auf der irdischen Bühne auf - in unglaublicher Vielfalt und ohne dass wir ihre Vorläufer in der fossilen Überlieferung finden könnten. Geochemiker aus den USA, aus Australien und Großbritannien haben jetzt allerdings doch Hinweise gefunden, dass diese Explosion nicht so unvermittelt kam, wie die Fossilien uns nahelegen. In der aktuellen „Nature“ berichten sie über ihre Funde.

Neoproterozoisches GesteinDer Ursprung der Tiere verliert sich im Dunkel des Neoproterozoikums, des Erdzeitalters, das vor 542 Millionen Jahren mit der kambrischen Artenexplosion zu Ende ging. Erst von diesem Zeitpunkt an sind uns vielzellige Lebewesen überliefert - das dann aber direkt in einer ungeheuren Variationsbreite. Dieser Formenreichtum macht eine Entwicklung aus dem Stand heraus zwar wenig glaubhaft, aber die fossile Überlieferung ergibt genau dieses Bild. Dass es nicht so überraschend kam, zeigen jetzt geochemische Analysen von omanischem Erdöl. „Im Süden des Landes läuft gerade die Exploration eines Ölvorkommens, das aus der Zeit vom späten Neoproterozoikum bis zum Kambrium stammt“, erklärt Gordon Love, Professor für Geologie an der Universität von Kalifornien in Riverside bei Los Angeles. In diesem Öl haben Love und seine Kollegen Spuren von primitiven Schwämmen gefunden. Schwämme aber gehören zu den urtümlichsten Tieren.

Love und seine Kollegen untersuchten Öl, das zwischen 735 und 635 Millionen Jahre alt war, auf Biomarker. „Die Ölfirma wollte genauer wissen, aus welchen Ursprungsgesteinen das Ölvorkommen stammt“, so Love. Die beauftragten Geologen gingen es auf zwei Arten an: Ein Team gewann mit Hilfe der Uran-Blei-Datierung absolute Altersdaten aus Zirkonen und Aschelagen, Love und seine Kollegen suchten in den ölführenden Schichten dazwischen nach den Biomarkern, um diese Gesteine besser zu charakterisieren. Dabei stießen sie auf ein geradezu sensationelles Molekül mit extrem prosaischem Namen: 24-IPC. „Das ist ein spezielles Steroid, das nur von Schwämmen produziert wird“, so Love. Die Sensation: 24-IPC kam in Schichten vor, die unterhalb einer auf ein Alter von 635 Millionen Jahre datierte Gesteinsdecke liegen. Da dieser Deckel dicht ist, müssen sie älter als 635 Millionen Jahre sein und stellen deshalb die Reste der bislang ältesten Vielzeller dar. 

Mehr als 90 Millionen Jahre vor der kambrischen Artenexplosion gab es also schon Schwämme, und das in großer Anzahl. „Wenn man die Steroide so klar in der Gesamtprobe erkennen kann“, so Love, „dann müssen die Schwämme geradezu geblüht haben.“ Die kambrische Explosion hatte demnach, übertragen gesprochen, doch eine ziemlich lange Zündschnur. Zum Vergleich: Vor 90 Millionen Jahren war Norddeutschland von einem warmen Flachmeer bedeckt und über das Festland wanderten die Dinosaurier der Oberen Kreidezeit.

Sonne über Eis und SchneeWarm war es vor 635 Millionen Jahren eher nicht, denn vieles deutet darauf hin, dass die Erde im späten Neoproterozoikum gewaltige Eiszeiten erlebte. Das Sturtian und das Marinoan stellen alle Kälteperioden in den Schatten, die die Erde seither erlebte. Sie sollen für den bekannten „Schneeball Erde“ gesorgt haben, eine mehr oder weniger weltweite Vergletscherung. Und genau in dieser unwirtlichen Zeit entwickelten sich Vielzeller wie die von Love identifizierten Schwämme. „Das wirft die Frage auf, ob diese Eiszeiten nicht eine positive Rolle für die Evolution spielten, weil sie Innovationen anstießen“, so Love. Denn kaltes Wasser kann wesentlich mehr Sauerstoff speichern als warmes, Sauerstoff aber ist die Grundvoraussetzung für vielzelliges Leben. „Die physiologischen Ansprüche vielzelliger Organismen sind eben höher als die von Einzellern“, meint Love, „und möglicherweise wurde damals die entscheidende Sauerstoffschwelle überschritten.“

Die Schneeballzeit der Erde gewänne dadurch ein ganz anderes Gesicht. Anstelle einer klirrend kalten Zäsur, die die Entwicklung des Lebens auf eine frostige Probe stellte, wäre sie so etwas wie ein Evolutionsbeschleuniger geworden. Mit der ursprünglichen und harten Schneeball-Hypothese, die von einem weltumspannenden bis zu einem Kilometer dicken Eispanzer ausging, wäre so etwas schlichtweg unvereinbar. „Sicherlich hat es vereiste Regionen gegeben, dafür haben wir ja Belege“, so Love, „aber es muss auch Refugien gegeben haben, vielleicht neben heißen Quellen, wo man den normalen Gasaustausch zwischen Meer und Atmosphäre hatte.“ Damit dürften die neoproterozoischen Eiszeiten die Erde maximal in einen „Matschball“ verwandelt haben, auf dem es neben stark vereisten auch offene Gebiete gab.

Die Schwämme taten dann das Ihrige, um die Bühne für die anderen Tiere vorzubereiten. Anfangs waren sie sicherlich nur winzige Schwämmchen, die am Boden flacher Meeresarme wuchsen und dort organisches Material aus dem Wasser fischten. Doch die Ölproben aus dem Oman zeigen, dass es ihnen gut ging und sie sich vermehrten. „Kevin Peterson vom Dartmouth College hat die Theorie vertreten, dass die Schwämme eine Rolle bei der Belüftung des Ozeanwasser spielten“, so Gordon Love. Der Molekularpaläontologe Peterson aus New Hampshire meint, dass Schwämme immer mehr organisches Material aus dem Wasser fischten und dabei die Wassersäule immer stärker durchmischten, so dass sauerstoffreiches Wasser von der Oberfläche auch in tiefere Ozeanstockwerke gelangte. Am Ende einer langen Durchmischungszeit waren die Weltmeere bis in die tiefsten Tiefen mit Sauerstoff versehen und parallel dazu hatten sich die Schwämme von flachen Wasserzonen bis in große Tiefen ausgebreitet.

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