Alles Leben auf der Erde entstand wahrscheinlich aus einem einzigen Funken in der Frühgeschichte der Erde. Nach einer Weile diversifizierte sie sich und verzweigte sich in Arten, die ihr beim Überleben halfen. Der genaue Zeitpunkt dieser Momente war in der wissenschaftlichen Gemeinschaft umstritten, aber eine neue Studie legt nahe, dass beide Schritte früher als bisher angenommen stattgefunden haben könnten. Die Studie von Wissenschaftlern des University College London basiert auf Hinweisen auf vielfältiges mikrobielles Leben in einem faustgroßen Gesteinsbrocken aus Quebec, Kanada, der zwischen 3,75 und 4,28 Milliarden Jahre alt ist.
Im Jahr 2017 schlugen die Forscher, die es entdeckten, vor, dass die Strukturen im Gestein – winzige Filamente, Vorsprünge und Röhren – von alten Bakterien zurückgelassen wurden. Aber nicht alle waren davon überzeugt, dass diese Strukturen, die das Datum des Auftretens der ersten Lebenszeichen auf der Erde vor mindestens 300 Millionen Jahren verschieben würden, biologischen Ursprungs waren.
Nach einer weiteren umfassenden Analyse des Gesteins entdeckte das Team jedoch eine noch größere und komplexere Struktur als die zuvor identifizierten. Im Inneren des Felsens befand sich eine stammartige Struktur mit parallelen Ästen auf einer Seite von fast einem Zentimeter Länge und Hunderten von verzerrten Kugeln oder Ellipsoiden sowie Röhren und Fasern. „Das bedeutet, dass Leben erst 300 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde entstanden sein könnte. Aus geologischer Sicht ist das schnell – etwa eine Umdrehung der Sonne um die Galaxie“, sagt der Erstautor der Studie, der Geochemiker Dominique Papineau von der University of California.
Eine Schlüsselfrage für Papineau und seine Kollegen war, ob sich diese Strukturen als Ergebnis chemischer Reaktionen gebildet haben könnten, die nichts mit Lebewesen zu tun haben. Dem Papier zufolge könnten einige der kleineren Strukturen möglicherweise das Produkt abiotischer Reaktionen gewesen sein, aber der neu identifizierte "baumartige" Stamm ist wahrscheinlicher biologischen Ursprungs, da keine solche Struktur allein durch chemische Reaktionen entstanden ist ( der zuvor gefundenen). Zusätzlich zu den Strukturen entdeckten die Forscher mineralisierte Chemikalien im Gestein, die Nebenprodukte verschiedener Arten von Stoffwechselprozessen sein könnten. Die Chemikalien stehen im Einklang mit den Energiegewinnungsprozessen der Bakterien, zu denen Eisen und Schwefel gehören. Je nach Interpretation der chemischen Merkmale kann es sogar Hinweise auf eine Variante der Photosynthese geben.
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Diese Entdeckung weist auf die Möglichkeit hin, dass die frühe Erde – 300 Millionen Jahre nach ihrer Entstehung – von vielen Mikroben bewohnt war. Das Gestein wurde mit einer Kombination aus optischen Beobachtungen mit Raman-Mikroskopen (die Lichtstreuung zur Bestimmung der chemischen Struktur verwenden) und digitaler Reproduktion von Gesteinsabschnitten mit einem Supercomputer analysiert, der Tausende von Bildern mit zwei hochauflösenden Bildgebungsverfahren verarbeitete.
Das fragliche Gesteinsfragment wurde 2008 von Papineau aus dem Nuvvuagittuq Supracrustal Belt (NSB) in Quebec gesammelt, der einst Teil des Meeresbodens war. Das NSB enthält einige der ältesten bekannten Sedimentgesteine der Erde. Das fossile Gestein wurde auch auf Gehalte an Seltenerdelementen analysiert, und die Forscher fanden heraus, dass es tatsächlich die gleichen Gehalte wie andere alte Gesteinsproben aufwies, was bestätigte, dass es so alt war wie das umgebende Vulkangestein.
Vor dieser Entdeckung wurden die frühesten fossilen Beweise für Leben in Westaustralien gefunden, die 3,46 Milliarden Jahre alt sind. Es bestehen jedoch ähnliche Streitigkeiten darüber, ob diese Fossilien biologischen Ursprungs waren.
Die vielleicht aufregendsten Implikationen dieser Entdeckung sind, was sie für die potenzielle Verteilung des Lebens im Universum bedeutet. Wenn sich das Leben unter den rauen Bedingungen der sehr frühen Erde entwickeln und entwickeln konnte, dann ist es im Weltraum möglicherweise häufiger als wir denken.
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