Evolution der Tiere begann doch 100 Mio. Jahre später
Copyright: Ilja Bobrovskiy, ANU
Jena (Deutschland) – Seit Jahren schwelt in der Wissenschaft eine hartnäckige Kontroverse um den Ursprung des komplexen irdischen Lebens. Jetzt haben Biochemiker herausgefunden, dass fossile Fettmoleküle, die aus 635 Millionen Jahre alten Gesteinen isoliert wurden, doch nicht, wie zunächst vermutet, die frühesten Hinweise auf Tiere darstellen.
Wie das Team um Ilya Bobrovskiy von der Australian National University und Benjamin Nettersheim, der am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und am Marum – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen forscht, mit zwei unabhängigen Studien aktuell im Fachjournal „Nature Ecology and Evolution“ (DOI: 10.1038/s41559-020-01334-7 u. DOI: 10.1038/s41559-020-01336-5) berichtet, entstanden die fossilen Moleküle, die Steroidmolekülen schwammartiger Tiere ähneln durch rein geologische Prozesse aus Vorläufer-Molekülen gewöhnlicher Algen, die erdgeschichtlich viel älter sind als tierische Lebensformen: „Die Evolution von Tieren begann also später, als einige Funde bislang vermuten ließen.“
Schon zuvor hatten Forscher in mehr als 635 Millionen Jahre alten Gesteinen fossile Lipidmoleküle – also urzeitliche Steroide – die sie für Überbleibsel von Meeresschwämmen hielten. Da Schwämme zu den ältesten und einfachsten Vertretern der Tierwelt gehören, wurden diese Funde als früheste Spuren tierischen Lebens überhaupt interpretiert. Größere Schwammfossilien, die zu den Steroidmolekülen passen würden, wurden allerdings nie entdeckt. „Ein großes Rätsel der frühen tierischen Evolution war bisher, dass eindeutige Fossilien aus diesem Zeitraum fehlten, chemische Überreste schwammartiger Tiere aber reichlich vorhanden zu sein schienen“, erläutert Nettersheim.
Anhand der beiden nun publizierten, voneinander unabhängigen Studien können die Forschenden das Rätsel nun lösen: „Wir konnten zeigen, dass sich Moleküle aus gewöhnlichen Algen unter dem Einfluss geologischer Prozesse chemisch so verändern können, dass sie zu besagten Steroidmolekülen werden“, erklärt Lennart van Maldegem aus derselben Arbeitsgruppe. „Diese vermeintlich fossilen Moleküle lassen sich nicht von denen aus schwammähnlichen Tieren unterscheiden, die in 100 Millionen Jahre jüngeren Fossilien gefunden wurden.“
In einer zweiten Studie bestätigte die Gruppe australischer Wissenschaftler gemeinsam mit Kollegen des California Institute of Technology (Caltech) Befund. „Es stimmt zwar, dass Schwämme die einzigen lebenden Organismen sind, die diese Steroide produzieren können. Aber chemische Umwandlungen können unter besonderen geologischen Bedingungen einfache Steroide aus pflanzlichen Algen in vermeintlich tierische umwandeln.“
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Gemeinsam erbringen nun beide Studien den Beweis für die „evolutionsgeschichtliche Täuschung im Chemielabor“, berichtet die Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts: „Als Ausgangsstoffe verwendeten sie Steroide, die aus Algen extrahiert wurden, beziehungsweise synthetische Substanzen. Aus diesen erzeugten sie die tierischen Steroide mit Pyrolysetechniken und simulierten damit die geologischen Prozesse.“
Schon 2019 hatte ein Team Benjamin Nettersheim und Christian Hallmann gezeigt, dass die Steroidfunde, die bislang Tieren zugerechnet wurden, auch von Protisten stammen könnten. Diese Einzeller, die informell zu den Protozoen oder Urtierchen gezählt werden, sind in modernen Ozeanen weit verbreitet. In modernen Urtierchen wurden jedoch nur geringe Mengen der entsprechenden Steroide nachgewiesen. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass die Spuren im alten Gestein wahrscheinlich weder von Tieren noch Protozoen stammen.
Christian Hallmann, Professor an der Universität Potsdam und Leiter einer der beiden aktuellen Studien, unterstreicht die Bedeutung der neuen Erkenntnisse für unser Verständnis der Evolution: „Den Aufstieg der Tiere zu verstehen, ist deshalb so unglaublich wichtig, weil er an der Wurzel unserer ureigenen Existenz steht. Bevor wir untersuchen können, welche Faktoren die Entwicklung zu komplexen Organismen vorantrieben, müssen wir zunächst den zeitlichen Rahmen der Evolution klar abstecken.“
Damit rücke der älteste Nachweis für Tiere um fast 100 Millionen Jahre auf etwa 560 Millionen Jahre vor unserer Zeit heran und es bestätige sich die frühere Einschätzung der beteiligten Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen, nach denen es bei den Lebewesen der Gattung Dickinsonia um die ersten Tiere handelte (…GreWi berichtete).
Dieser spätere Startpunkt für tierisches Leben passe auch sehr viel besser zu dem, was über die ökologischen Ansprüche von Tieren und die damaligen Umweltverhältnisse bekannt sei: „Wir wissen, dass Tiere Lebensräume mit relativ hohem Sauerstoffgehalt benötigen, um eine hohe ökologische Relevanz zu erreichen“, erklärt Hallmann und führt abschließend weiter aus: „Bis zum Beginn des Kambriums vor etwa 540 Millionen Jahren gab es in den Meeren aber relativ wenig Sauerstoff.“
Dennoch bleibe die weiterhin die Frage umstritten, was letztlich zu der kambrischen Explosion führte, bei der sich im Kambrium rapide unzählige neue Arten, darunter auch die Vorläufer aller heute bekannten Tierstämme entwickelten.
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