Testlauf für die Entwicklung komplexen Lebens

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Eine neue Studie des Department of Earth & Space Sciences and Astrobiology Program der University of Washington gibt Aufschluss darüber, dass die Bedingungen in den Ozeanen für die Entwicklung komplexen Lebens bereits vor 2,3 Milliarden Jahren günstig waren – somit mehr als eine Milliarde Jahre vor der erstmaligen Fossilerhaltung – und im Anschluss wieder ungünstig wurden, das eukaryote Leben sozusagen einen Testlauf oder Fehlstart absolvierte.

Sauerstoff: Lebenswichtig für die ozeanische Biosphäre

Erstautor Michael Kipp (Doktorand der Erd- und Weltraumwissenschaften) analysierte  mit seinen Co-Autoren Eva Stüeken (jetzt Fakultätsmitglied der University of St. Andrews, Schottland), Prof. Roger Buick und Andrey Bekker (University of California, Riverside) die Isotopiewerte des Elements Selen in sedimentären Schiefern mithilfe eines Massenspektrometers  des Labors für Isotope Geochemistry an der University of Washington, um den Gehalt von Sauerstoff in der Erdatmosphäre im Zeitraum von vor 2,4 bis vor 2 Milliarden Jahren zu bestimmen: Nachgewiesen wurde, ob das Selen durch die Anwesenheit von atmosphärischem Sauerstoff beeinflusst oder oxidiert wurde.
Oxidiertes Selen kann reduziert werden, was sich dann in den Isotopiewerten im Gestein zeigt, außerdem steigt der Gehalt von Selen in Gestein an, wenn eine große Menge Sauerstoff vorhanden ist.

„Es existieren fossile Nachweise von komplexen Zellen, die vielleicht 1,75 Milliarden Jahre alt sind, aber das heißt nicht zwingend, dass sie die ältesten sind, da die Chance der fossilen Erhaltung ziemlich gering ist.
Unsere Studie zeigt, dass es genug Sauerstoff für die Entwicklung von komplexen Zellen und um ökologisch bedeutsam zu werden, in der Umwelt gab, bevor es jemals zur Fossilerhaltung kam. Dies bedeutet zwar nicht unbedingt, dass es diese komplexen Zellen gab, aber es könnte sie gegeben haben“ so Buick.
Weiter betont er, dass vormals angenommen wurde, dass in der Geschichte der Erde zunächst kein Sauerstoff existierte, später wenig, dann viel.
„Aber jetzt sieht es danach aus, dass es ungefähr eine Milliarde Jahre lang sehr viel Sauerstoff gab und der Gehalt dann wieder absank.“

 

„Ein derartiger Sauerstoffanstieg wurde bereits in der Vergangenheit als Hypothese formuliert, aber es war unklar, wie umfassend dieser war. Diese Studie liefert uns ein genaueres Bild davon wie dieser Sauerstoff-Overshoot ausgesehen hat. Dass er  von moderater Signifikanz in der Atmosphäre und an der Oberfläche des Ozeans war, aber nicht in der Tiefsee“, sagt Stüeken.

Noch unbekannt ist, warum der Gehalt an Sauerstoff zunächst einen deratigen Anstieg erlebte, nur um später ebenso drastisch wieder abzusinken.

„Es ist eine präzedenslose Zeit in der Erdgeschichte: Wenn man einen Blick auf die Entwicklung der Isotopiewerte des Selens wirft, fällt ins Auge, dass es ein einzigartiges Interval ist, die Werte sind sowohl vorher als auch danach vollkommen anders“, erläutert Buick.

Die Erkenntnisse könnten auch der Suche nach extraterristrischen Lebenszeichen zu Gute kommen.

„Die Bestätigung, dass es in der Erdgeschichte ein Interval gab, in dem der Sauerstoffgehalt annähernd so wie heute war, aber weitaus andere Lebensformen, könnte bedeuten, dass die Fernerkundung einer Sauerstoff-reichen Welt nicht zwingend der Beweis für eine komplexe Biosphäre ist“, meint Kipp.

 

Publikation: Michael A. Kipp, Eva E. Stüeken, Andrey Bekker, and Roger Buick. Selenium isotopes record extensive marine suboxia during the Great Oxidation Event. Proceedings of the National Academy of Sciences, January 2017 DOI: 10.1073/pnas.1615867114

Quelle: offizielle Pressemitteilung in ScienceDaily (17.01.2017)