Evolution : Das Landleben der Urzeit

Bald nach seiner Entstehung haben Mikroorganismen die Meere verlassen. Deren älteste Spuren haben Forscher in Gestein gefunden.

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Spuren im Gestein. Der Schwefelkies der Baberton-Berge birgt Hinweise darauf, ab wann es an Land Bakterien – und damit Leben – gab.
Spuren im Gestein. Der Schwefelkies der Baberton-Berge birgt Hinweise darauf, ab wann es an Land Bakterien – und damit Leben –...Foto: Sami Nabhan, Universität Jena

Die lang gestreckten Hügel sind kahl, nur an den Flanken gibt es ein paar Waldstreifen – spektakulär sieht der Barberton Grünsteingürtel an der Grenze zwischen Südafrika und Swasiland nicht aus. Dennoch steht das Bergland auf der Kandidaten-Liste zum Unesco-Welterbe. Schließlich finden Wissenschaftler in diesen uralten Gesteinen Spuren von Leben, die zu den ältesten auf der Welt gehören. Sami Nabhan und seine Kollegen von der Freien Universität Berlin und der Universität Jena präsentieren jetzt im Fachblatt „Geology“ einen weiteren Eckstein für die Bewerbung um diesen Titel: Kurz nach seiner Entstehung im Meer hat dieses Leben vor gut 3,2 Milliarden Jahren den Sprung an Land geschafft. Das schließen sie nicht etwa aus versteinerten Knochen – diese wurden viel später „erfunden“ –, sondern aus Spuren, die der Stoffwechsel von Mikroorganismen im Gestein des Barberton Grünsteingürtels hinterlassen hat. Michael Wiedenbeck vom Geoforschungszentrum (GFZ) in Potsdam wies sie in Körnchen des Minerals Pyrit nach.

Mikrobiologen beobachten seit Langem, dass sich manche Bakterien im Untergrund von diesem „Schwefelkies“ ernähren. Ähnlich scheinen vor Urzeiten Mikroorganismen Pyrit als Lebensgrundlage genutzt zu haben. Das Mineral baut sich aus den Elementen Eisen und Schwefel auf. Beim Schwefel gibt es in der Natur unterschiedlich schwere Atome. Die häufigsten dieser Isotope heißen Schwefel-32 und Schwefel-34. Ernähren sich Mikroorganismen von Schwefelkies, verdauen sie zwar alle Isotope, bevorzugen aber die leichteren Atome. Die so entstehenden Unterschiede sind allerdings gering und Forscher wie Michael Wiedenbeck können sie nur mit einem speziellen Gerät messen, dem „sekundären Ionenmassenspektrometer“ (SIMS).

Das Isotopen-Muster deutet auf einen Fluss hin - an Land

Im Kern der Pyrit-Körnchen aus dem Barberton Grünsteingürtel fanden sie jeweils mehr Schwefel-34 als an den Rändern. Diesen Unterschied erklären sie mit einem mehrstufigen Prozess: Zunächst transportierte ein Fluss Sedimente, in denen Schwefelkies enthalten war, von den Bergen in die Ebene. Dort floss das Wasser langsamer und die Sedimente lagerten sich ab. Im Boden wiederum lebten Bakterien, sie begannen die Oberfläche der Pyrit-Körnchen zu verdauen. In Trockenzeiten wurde dieser auf Wasser angewiesene Lebenszyklus nach einiger Zeit unterbrochen. Dann bildete sich in der Randzone wieder neuer Pyrit, der weniger Schwefel-34 enthielt.

Diesen Unterschied zwischen dem Inneren der Schwefelkies-Körnchen, das die Mikroorganismen nie erreichten, und den äußeren Schichten misst das SIMS-Gerät am GFZ und beweist, dass dort Bakterien aktiv waren. Das gefundene Muster der Schwefel-Isotope lässt sich nur mit einem Fluss erklären. Das aber konnte nur an Land geschehen; das Leben musste also die Meere verlassen haben, als sich die untersuchte Gesteinsschicht vor 3,22 Milliarden Jahren bildete. So altes Landleben hatte bisher niemand nachgewiesen.

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