Mikrobielle Matten von La Brava. (Visscher et al., Nature, 2020) Vor Milliarden von Jahren, lange bevor Sauerstoff leicht verfügbar war, könnte das berüchtigte Gift Arsen die Verbindung gewesen sein, die unserem Planeten neues Leben einhauchte.
In der chilenischen Atacama-Wüste, an einem Ort namens Laguna La Brava, haben Wissenschaftler ein violettes Band photosynthetischer Mikroben untersucht, die in einem hypersalinen See leben, der dauerhaft sauerstofffrei ist.
„Ich arbeite seit etwa 35 Jahren mit Mikrobenmatten“ sagt Geowissenschaftler Pieter Visscher von der University of Connecticut.
„Dies ist das einzige System auf der Erde, in dem ich eine mikrobielle Matte finden konnte, die völlig ohne Sauerstoff funktioniert.“
Mikrobielle Matten, die zu Stromatolithen versteinern, gibt es auf der Erde seit mindestens 3,5 Milliarden Jahren in Hülle und Fülle, und doch gab es in der ersten Milliarde Jahre ihres Bestehens keinen Sauerstoff für die Photosynthese.
Wie diese Lebensformen unter solch extremen Bedingungen überlebten, ist noch unbekannt, aber bei der Untersuchung heute lebender Stromatolithen und Extremophiler haben Forscher eine Handvoll Möglichkeiten herausgefunden.
Während Eisen, Schwefel und Wasserstoff schon lange existieren vorgeschlagen als möglicher Ersatz für Sauerstoff, erst mit der Entdeckung von „ Arsenotrophie In den hypersalinen Seen Searles Lake und Mono Lake in Kalifornien wurde Arsen ebenfalls zu einem Konkurrenten.
Seitdem haben Stromatolithen aus der Tumbiana-Formation in Westaustralien gezeigt, dass das Einfangen von Licht und Arsen einst eine gültige Methode der Photosynthese im Präkambrium war. Das Gleiche gilt nicht für Eisen oder Schwefel.
Erst letztes Jahr Forscher entdeckten im Pazifischen Ozean eine häufig vorkommende Lebensform, die auch Arsen atmet.
Sogar die Lebensformen von La Brava ähneln stark einem sogenannten violetten Schwefelbakterium Ectothiorhodospira sp. , was vor kurzem war gefunden in einem arsenreichen See in Nevada und scheint Photosynthese zu betreiben, indem es die Verbindung Arsenit in eine andere Form oxidiert – Arsenat.
Während weitere Untersuchungen erforderlich sind, um zu bestätigen, ob die La-Brava-Mikroben auch Arsenit verstoffwechseln, ergaben erste Untersuchungen, dass das strömende Wasser, das diese Matten umgibt, stark mit Schwefelwasserstoff und Arsen beladen ist.
Wenn die Autoren Recht haben und die La-Brava-Mikroben tatsächlich Arsen „atmen“, wären diese Lebensformen die ersten, die dies in einer dauerhaft und vollständig sauerstofffreien Mikrobenmatte tun würden, ähnlich dem, was wir in präkambrischen Umgebungen erwarten würden.
Daher sind seine Matten ein großartiges Modell für das Verständnis einiger der möglichen frühesten Lebensformen auf unserem Planeten.
Während die Genomforschung darauf hindeutet, dass die La-Brava-Matten über die Fähigkeit verfügen, Arsen und Schwefel zu verstoffwechseln, sagen die Autoren, dass die Reduzierung von Arsenat wirksamer zu sein scheint als die Reduzierung von Sulfat.
Unabhängig davon sagen sie, es gebe starke Beweise dafür, dass beide Wege existieren, und diese hätten ausgereicht, um ausgedehnte mikrobielle Matten in den frühen Tagen des Lebens auf der Erde zu unterstützen.
Wenn das Team recht hat, müssen wir unsere Suche nach Lebensformen möglicherweise anderswo ausweiten.
„Auf der Suche nach Beweisen für das Leben auf.“ Mars „[Wissenschaftler] werden sich mit Eisen befassen, und wahrscheinlich sollten sie sich auch mit Arsen befassen“, sagt Fischer.
Es ist wirklich so viel mehr als nur ein Gift.
Die Studie wurde veröffentlicht in Kommunikation Erde und Umwelt .