image: Eine in der Studie verwendete Bohrkernprobe aus dem Barberton-Grünsteingürtel. Die dunklen Lagen enthalten Partikel aus organischer Materie der paläoarchaischen Mikroorganismen. view more
Credit: Manuel Reinhardt
Mikroorganismen waren die ersten Lebensformen auf unserem Planeten. Das zeigen morphologische und geochemische Spuren – etwa von ihnen hinterlassene Strukturen oder chemische Verbindungen – in 3,5 Milliarden Jahre alten Gesteinen. Es ist immer noch unklar, wann und wo das Leben auf der Erde entstanden ist und wann sich in den ersten mikrobiellen Gemeinschaften eine größere Artenvielfalt entwickelte. Indizien dafür sind schwer zu finden und oft umstritten. Forschende haben unter der Leitung der Universität Göttingen und der Linnӕus Universität in Schweden nun neue Erkenntnisse über die frühesten Lebensformen gewonnen. In Gesteinsproben aus Südafrika fanden sie rund 3,42 Milliarden Jahre alte Belege für einen beispiellos vielfältigen Kohlenstoffkreislauf, an dem verschiedene Mikroorganismen beteiligt waren. Demnach gab es bereits zur Zeit des Paläoarchaikums in den Ökosystemen komplexe mikrobielle Gemeinschaften. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Precambrian Research veröffentlicht.
Die Forschenden untersuchten gut erhaltene Partikel aus organischer Materie – also Überreste von Lebewesen – und die dazugehörigen Gesteinsschichten aus Proben des Barberton-Grünsteingürtels, einem Gebirge, dessen Gesteine zu den ältesten der Erdoberfläche gehören. Sie kombinierten Makro- und Mikroanalysen, um ursprüngliche biologische Spuren eindeutig zu identifizieren und von nachträglichen Verunreinigungen zu unterscheiden. So fanden sie geochemische „Fingerabdrücke“ unterschiedlicher Mikroorganismen, darunter phototrophe, sulfatreduzierende und wahrscheinlich auch methanbildende Vertreter. Die Forschenden bestimmten die jeweilige Rolle der Mikroorganismen im Kohlenstoffkreislauf des damaligen Ökosystems, indem sie geochemische Daten mit petrographischen Befunden zur Beschaffenheit der Gesteine kombinierten. „Durch die Entdeckung organischer Materie in primären Pyritkristallen und die Analyse von Kohlenstoff- und Schwefelisotopen an den Materialien konnten wir einzelne mikrobielle Stoffwechselvorgänge unterscheiden“, erklärt der Seniorautor der Studie, Dr. Henrik Drake von der Linnӕus Universität.
Erstautor Dr. Manuel Reinhardt vom Geowissenschaftlichen Zentrum der Universität Göttingen ergänzt: „Wir hatten nicht erwartet, Spuren von so vielen mikrobiellen Stoffwechselvorgängen zu finden. Es war wie die sprichwörtliche Suche nach der Nadel im Heuhaufen.“ Die Studie öffne ein seltenes Fenster in die frühen Ökosysteme der Erde, sagt Reinhardt: „Unsere Erkenntnisse bringen das Verständnis der alten mikrobiellen Ökosysteme bedeutend voran und ebnen der Forschung auf dem Gebiet der Paläobiologie neue Wege."
Originalveröffentlichung: Reinhardt, M. et al. Aspects of the biological carbon cycle in a ca. 3.42-billion-year-old marine ecosystem. Precambrian Research (2024). DOI: 10.1016/j.precamres.2024.107289
Kontakt:
Dr. Manuel Reinhardt
Georg-August-Universität Göttingen
Geowissenschaftliches Zentrum
Goldschmidtstraße 3, 37077 Göttingen
Telefon: 0551 39-13756
E-Mail: manuel.reinhardt@uni-goettingen.de
Internet: www.uni-goettingen.de/de/646954.html
Journal
Precambrian Research
Method of Research
Experimental study
Subject of Research
Not applicable
Article Title
Aspects of the biological carbon cycle in a ca. 3.42-billion-year-old marine ecosystem.
Article Publication Date
12-Jan-2024