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Lebenszeichen aus der Frühzeit der Erde

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 31.08.2016 09:48

Ein neuer Fund beansprucht den Titel "Ältestes Fossil der Welt": bräunliche Linien, die kegelförmige und kuppelartige Umrisse ins eher graue Umgebungsgestein zeichnen. Die Proben, die jetzt in "Nature" vorgestellt werden, stammen aus Isua auf Grönland und sind rund 3,7 Milliarden Jahre alt. In der Fachwelt stößt die Publikation jedoch auf heftige Kritik.

"Wir haben wirklich sichtbare Indizien für Leben in diesen sehr alten Steinen gefunden, die ersten Fossilien auf der Erde", betont der "Finder" Allen Nutman, Professor für Geologie an der Universität von Wollongong und Spezialist für die frühe Erde.  Für ihn und seine Kollegen sind die braunen Linien die Überreste von Stromatolithen, wie sie heutzutage noch an zahlreichen Stellen der Erde vorkommen: Bakterienkolonien, die mit Hilfe von Sand, der auf sie herabrieselt, Schicht um Schicht blumenkohl- oder säulenartige Strukturen aufbauen. Heutige Stromatolithen sorgen auf diese Weise dafür, dass die oberste Mikrobenschicht die lebensspendende Energie der Sonne tanken kann. "Ob die 3,7 Milliarden Jahre alten Stromatolithen auch schon Photosynthese trieben, können wir nur vermuten", sagt Team-Mitglied Martin van Kranendonk von der Universität von New South Wales in Sydney. Falls ja, wird es wohl eine der beiden Varianten gewesen sein, bei der kein freier Sauerstoff entsteht.

Tückisches Forschungsgebiet

Einsame Gegend um Isua: Geologen studieren hier die angeblichen Spuren frühesten Lebens.

Isua/Gröndland: Geologen suchen hier nach angeblichen Spuren frühesten Lebens.

Die Suche nach den frühesten Lebensspuren ist ein Forschungsgebiet, das für seine Fallgruben berüchtigt ist. Schon mehr als ein Forscher musste triumphierende Ankündigungen kleinlaut zurückziehen, weil sie dem Trommelfeuer seiner kritischen Kollegen nicht standhielten. "Auch dieser Fund wird kontrovers diskutiert werden", erwartet daher Abigail Allwood vom Jet Propulsion Laboratory der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA. Die akademische Kritik bestanden haben derzeit die knapp 3,5 Milliarden Jahre alten Stromatolithen-Fossilien aus dem westaustralischen Pilbara, heftig umstritten sind dagegen nach wie vor die 3,7 Milliarden Jahre alten chemischen Fossilien aus dem grönländischen Isua, die die damalige Anwesenheit von Organismen aufgrund einer besonderen chemischen Signatur nachweisen sollen.

Dass der Streit über diese chemischen Signaturen auch fast 40 Jahre nach dem ersten Bericht darüber nicht abgeebbt ist, zeigt, wie problematisch der Fund ist und mit welchem Engagement auf dem Feld der ersten Lebensspuren gerungen wird. Die Probleme der Isua-Fossilien liegen zu großem Teil in ihrem Wirtsgestein. Das Sediment, das vor 3,7 Milliarden Jahren auf den Meeresboden rieselte, ist in der Zeit danach ins Erdinnere gezogen und dort aufgeheizt und sozusagen durchgewalkt worden - oder anders: Es wurde metamorphisiert. "Lebensspuren aus diesen stark deformierten und veränderten Gesteinen zu gewinnen, schien unmöglich", schreibt Allwood in ihrem "Nature"-Kommentar.

3,7 Milliarden Jahre alter Meeresboden

Stromatolithen im australischen Yalgorup National Park. (Bild: C. Eeckhout, CC-BY-3.0)

Stromatolithen im Yalgorup National Park/Australien. (Bild: C. Eeckhout, CC-BY-3.0)

Allen Nutman behauptet jetzt allerdings, dass er genau das geschafft hat. Ihm zufolge gibt es in dem stark veränderten Gestein von Isua kleine Bereiche, die durch einen Zufall vor den Folgen von Druck und Hitze geschützt waren. "Wir fanden die Fossilien in Gesteinen, die erst kurz zuvor freigelegt worden waren", sagt der gebürtige Engländer. Bei einer Expedition im Jahr 2012 hatten sich Nutman und seine Kollegen das Gebiet gründlich angesehen und bei einem Vergleich mit alten Luftaufnahmen entdeckt, dass Eis und Schnee wieder ein Stückchen weiter zurückgewichen waren. "Auf diesem Stück fanden wir dann die Stromatolithen", so Nutman. Martin van Kranendonk war zwar nicht mit in Grönland, aber in seinem Labor in Sydney liefen die Tests, ob die Spuren biologischen Ursprungs sind, oder doch nur wieder ein abiotischer Prozess, der enthusiastische Forscher narrt.

Auf mehreren Ebenen glauben die Forscher den biologischen Ursprung der Spuren nachgewiesen zu haben. Da wäre einmal die Form: Kegel, von denen einige sogar asymmetrisch sind, und Kuppeln, zwischen denen sichtbar sandiges Sediment zu sehen ist. Zum zweiten sind in den möglichen Fossilien noch Reste des Kalkminerals Dolomit zu finden, das eine starke Druck- und Hitzebehandlung nicht überstanden hätte. Außerdem deuten die Gehalte von Selten-Erd-Elementen und Yttrium darauf hin, dass sich die fraglichen Gesteine nicht an heißen Quellen, sondern im normal temperierten Ozean gebildet haben. Und zum dritten ist selbst nach so langer Zeit noch erkennbar, dass die Kegel und Kuppeln intern strukturiert sind. "Wir finden solche Strukturen durch die gesamte geologische Überlieferung", erklärt Kranendonk, "in Gesteinen, die zwei Milliarden Jahre alt sind, in drei Milliarden Jahre alten Sedimenten und sogar in 3,5 Milliarden Jahre alten. Und sogar die heutigen Stromatolithen sehen so aus, so dass wir alles zum Nachweis heranziehen können, dass diese Strukturen von Organismen stammen."

3,49 Milliarden Jahre alt: Stromatolithen aus Strelley Pool (Australien), die ältesten unumstrittenen Fossilien. (Bild: J. St. John, CC-BY-2.0)

Vor 3,7 Milliarden Jahren wuchsen demnach in einem seichten Teil des damaligen Ozeans bereits Stromatolithentürme in die Höhe, die vielleicht sogar schon wie alle späteren Vertreter die Energie der Sonne nutzen konnten. Die Frage ist jetzt, wie weit zurück in die Vergangenheit die Wurzeln dieser Mikroben-Gemeinschaften reichen können. Wenn die Australier recht haben, sehr weit zurück. Stromatolithen fallen schließlich nicht vom Himmel, sondern sind selbst Ergebnis einer langen Evolution. "Phylogenetiker setzen den Ursprung der Erbsubstanz DNA ins späte Hadaikum vor ungefähr vier Milliarden Jahren", sagt Allen Nutman, "das würde in etwa mit unserem geologischen Befund übereinstimmen."

Kritische Reaktionen

Die ersten Reaktionen auf Nutmans "Befund" sind jedoch ausgesprochen kritisch. "Interessante Interpretation, aber ich glaube nicht, dass sie wasserdicht ist", meint Frances Westall, Expertin für frühes Leben bei der französischen Forschungsorganisation CNRS in Orléans. "Über die Maßen enthusiastisch", nennt Minik Rosing, Professor für Geologie an der Universität Kopenhagen die Interpretation der australischen Arbeitsgruppe. Rosing kennt Isua wie seine Westentasche und veröffentlichte Ende der 90er Jahre einen Bericht über chemische Lebensspuren in dem 3,7 Milliarden Jahre alten Gestein. "Die Kalksteine in Isua", sagt er, "sind keine ursprünglichen Gesteine, sondern im Zuge der Metamorphisierung entstanden." Geochemisch seien Nutmans Proben identisch mit den sekundären Karbonaten, die in Isua zu finden seien. "Ich sehe nichts, was die These, dass das Stromatolithen sind, stützen könnte", so der Befund des dänischen Geologen. Das Resümee von Frances Westall fällt noch schärfer aus: "Für mich haben die Autoren die Grenzen objektiver Wissenschaft überschritten." Die Diskussion um die jüngsten Funde aus Isua wird offenbar heftig werden.