Detailansicht einer Eisenformation mit wellenförmigen Bändern. (D. Papineau) Alles Leben auf der Erde entstand wahrscheinlich aus einem einzigen Funken in der Frühgeschichte der Erde. Einige Zeit später diversifizierte es sich und verzweigte sich in Abstammungslinien, die ihm zum Überleben verhalfen.
Wann genau diese Momente auftraten, war in der wissenschaftlichen Gemeinschaft umstritten, aber neu Forschung deutet darauf hin, dass beide Schritte möglicherweise früher stattgefunden haben, als wir bisher dachten.
Der Studie Das von Forschern des University College London geleitete Projekt basiert auf Beweisen für vielfältiges mikrobielles Leben in einem faustgroßen Gesteinsstück aus Quebec in Kanada, das auf etwa 3,75 bis 4,28 Milliarden Jahre alt ist.
Im Jahr 2017 , spekulierten die Forscher, die es entdeckten, dass Strukturen im Gestein – winzige Filamente, Noppen und Röhren – von alten Bakterien hinterlassen worden seien.
Aber nicht alle waren davon überzeugt, dass diese Strukturen – die das Datum der ersten Lebenszeichen auf der Erde um mindestens 300 Millionen Jahre nach hinten verschieben würden – biologischen Ursprungs waren.
Die hier zu sehenden Filamente sind stammartige Strukturen, die auf die ältesten bekannten Fossilien hinweisen. (D. Papineau)
Nach weiteren umfassenden Analysen des Gesteins entdeckte das Team jedoch eine noch größere und komplexere Struktur als die zuvor identifizierten. Im Inneren des Gesteins befand sich eine stammartige Struktur mit parallelen Ästen auf einer Seite, die fast einen Zentimeter lang sind, sowie Hunderten von verzerrten Kugeln oder Ellipsoiden entlang der Röhren und Filamente.
„Das bedeutet, dass das Leben bereits 300 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde begonnen haben könnte.“ „Geologisch gesehen ist das schnell – etwa eine Umdrehung der Sonne um die Galaxie“, sagt Hauptautor der Studie , Geochemiker Dominic Papineau von der UCL.
Die entscheidende Frage für Papineau und seine Kollegen war, ob es möglich war, dass diese Strukturen durch chemische Reaktionen entstanden waren, die nichts mit Lebewesen zu tun hatten.
Dem Papier zufolge könnten einige der kleineren Strukturen möglicherweise das Produkt abiotischer Reaktionen gewesen sein. Der neu identifizierte „baumartige“ Stamm ist jedoch höchstwahrscheinlich biologischen Ursprungs, da keine vergleichbare Struktur allein durch chemische Reaktionen entstanden ist. wurde schon einmal gefunden.
Zusätzlich zu den Strukturen identifizierten die Forscher mineralisierte Chemikalien im Gestein, die Nebenprodukte verschiedener Arten von Stoffwechselprozessen sein könnten.
Die Chemikalien stehen im Einklang mit Energiegewinnungsprozessen in den Bakterien, an denen Eisen und Schwefel beteiligt gewesen wären; Abhängig von der Interpretation der chemischen Signaturen könnte es sogar Hinweise auf eine Version der Photosynthese geben.
Dieser Befund weist auf die Möglichkeit hin, dass die frühe Erde – nur 300 Millionen Jahre nach ihrer Entstehung – von einer Reihe mikrobiellen Lebens bewohnt war.
Das Gestein wurde durch eine Kombination aus optischen Beobachtungen mit Raman-Mikroskopen (die Lichtstreuung zur Bestimmung chemischer Strukturen verwenden) und der digitalen Nachbildung von Gesteinsabschnitten mit einem Supercomputer analysiert, der Tausende von Bildern aus zwei hochauflösenden Bildgebungstechniken verarbeitete.
Das fragliche Gesteinsstück wurde 2008 von Papineau im Nuvvuagittuq Supracrustal Belt (NSB) in Quebec gesammelt, der einst Teil des Meeresbodens war. Das NSB enthält einige der ältesten bekannten Sedimentgesteine der Erde. Das mit Fossilien beladene Gestein wurde auch auf den Gehalt an Seltenerdelementen untersucht. Die Forscher fanden heraus, dass es tatsächlich den gleichen Gehalt wie andere alte Gesteinsproben aufwies, was bestätigte, dass es genauso alt war wie das umliegende Vulkangestein.
Leuchtend rotes, eisen- und siliziumhaltiges Gestein, das röhrenförmige und fadenförmige Mikrofossilien enthält. (D. Papineau)
Vor dieser Entdeckung gab es die frühesten fossilen Beweise für Leben wurde in Westaustralien gefunden , die 3,46 Milliarden Jahre alt ist. Jedoch, ähnliche Behauptung Es gibt eine Frage, 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 Leben unter den rauen Bedingungen der sehr frühen Erde entwickeln und weiterentwickeln konnte, dann könnte es im gesamten Kosmos häufiger vorkommen, als wir denken.
„Diese Entdeckung impliziert, dass nur wenige hundert Millionen Jahre erforderlich sind, damit sich das Leben auf einem ursprünglich bewohnbaren Planeten zu einem organisierten Niveau entwickelt.“ Geben Sie die Autoren der Arbeit an .
„Wir kommen daher zu dem Schluss, dass solche mikrobiellen Ökosysteme auf anderen Planetenoberflächen existieren könnten, wo flüssiges Wasser mit Vulkangestein interagiert, und dass diese ältesten Mikrofossilien und Dubiofossilien, über die hier von der NSB berichtet wurde, darauf hindeuten, dass außerirdisches Leben möglicherweise weiter verbreitet ist als bisher angenommen.“
Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte .