Fossilien enthüllen präkambrische Mikroben: Lösung des 150 Jahre alten darwinschen Dilemmas in Sicht
150 Jahre nach der Veröffentlichung von Charles Darwins "Entstehung der Arten" haben Wissenschaftler im Vereinigten Königreich neue Verfahren angewendet, um präkambrische Fossilien auf Gesteinen freizulegen, die um 1850 von Darwins Zeitgenossen John W. Salter untersucht wurden. Die im Journal of the Geological Society veröffentlichten Erkenntnisse sind weiteres Beweismaterial für Leben vor der "Kambrischen Explosion", einer Periode plötzlicher und schneller Entstehung mannigfaltiger Arten. Darwins Veröffentlichung von 1859, die erklärt, wie sich das Leben über Jahrmillionen hinweg allmählich entwickelte, basierte auf einem relativ spärlichen Nachweis von Fossilien. Der Zeitraum, in den die ältesten tierischen Fossilien aus der kambrischen Periode datiert werden, liegt ungefähr 540 Millionen Jahre zurück. Was den Biologen damals beunruhigte und als "Darwins Dilemma" bekannt ist, ist das Fehlen älterer Fossilien. Für das plötzliche Auftreten vieler Gruppen der ältesten bekannten Fossilien fehlte jegliche Erklärung. Darwin schrieb: "Auf die Frage, warum wir denn keine reichhaltigen fossilen Ablagerungen finden, die diesen, [...] dem kambrischen System vorangehenden Perioden angehören, kann ich keine befriedigende Antwort geben." Er war sich jedoch sicher, dass solche Fossilien noch gefunden würden, denn schließlich, so heißt es in seinen Aufzeichnungen, "ist nur ein kleiner Teil der Welt mit einer gewissen Genauigkeit bekannt". Die jüngste Studie von Richard Callow und Professor Martin Brasier von der Universität Oxford im Vereinigten Königreich konzentrierte sich auf eine Gesteinsformation aus Shropshire, England, die als die Longmyndian-Gesteine bekannt ist. Der Geologe J. W. Salter, der um 1850 Proben aus dieser Region untersuchte, vermutete, dass in diesen Gesteinen der Beweis für präkambrisches Leben verborgen wäre. Leider konnte er nur gewisse ungewöhnliche Zeichen identifizieren, die von Organismen zurückgelassen worden sein könnten. "Wir haben das gesamte Originalmaterial, das John Salter 1850 und in den folgenden Jahren (im British Geological Survey) gesammelt hat, einige Proben des 19. Jahrhunderts aus dem Universitätsmuseum Oxford und auch das von den [zeitgenössischen Paläontologen] McIlroy, Crimes und Pauley gesammelte Material untersucht", erläutert Callow. "Außerdem besuchten wir auch die Gegend um Longmynd, um die Gesteine in ihrer natürlichen Umgebung zu studieren und mehr Materialien für unsere eigenen Sammlungen zur Untersuchung und zur Anwendung moderner Verfahren zusammenzutragen." Richard Callow und Professor Brasier überprüften Salters "Spuren-Fossilien" detaillierter und so kam zum ersten Mal eine große Vielfalt von außergewöhnlich gut erhaltenen mikroskopisch kleinen Fossilien zum Vorschein. Die Fossilien stellen mikrobische Lebensformen dar, die auf das Ediacaran (vor 542 Millionen bis 630 Millionen Jahren) zu datieren sind, eine Periode, die dem Kambrium unmittelbar vorausging. Die Wissenschaftler betrachteten die Materialien mit üblichen optischen Mikroskopen (die fossilen Überreste sind normalerweise nicht mit dem bloßen Auge sichtbar) und untersuchten sie mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM). "Wir untersuchten auch 'Dünnschnitte' der Gesteine. Dabei wird eine dünne Scheibe des Gesteins angefertigt, die so durchsichtig ist, dass Licht hindurchscheinen kann und das Innenleben des Gesteins sichtbar wird", erklärt Callow. Die REM-Untersuchung klärte die Form und die Morphologie einiger der Fossilien und die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) ermöglichte den Forschern die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der Fossilienreste. "Diese Untersuchungen brachten uns zu der Erkenntnis, dass die Fossilien auf drei verschiedene Arten der fossilen Konservierung erhalten wurden", so Callow weiter. Den Autoren zufolge sind die Feststellungen aus mehreren Perspektiven von großer Bedeutung. "So lässt die breitgefächerte Vielzahl der von uns gefundenen fossilen Morphologien erstens darauf schließen, dass eine Vielfalt von verschiedenen Mikrobenarten vorhanden sein kann, möglicherweise auch Bakterien, Algen und vielleicht sogar Pilze", erklärt Richard Callow. Zum Vergleich: Von den als Gunflint-Fossilien bekannten früher entdeckten präkambrischen Fossilien nimmt man an, dass es nur einfache fossile Bakterien sind. Es wurde festgestellt, dass die Fossilien auf verschiedene Arten erhalten geblieben sind. Einige wurden unter Sedimentschichten zusammengepresst, bis sie eine auf der Oberfläche des Gesteins zurückbleibende dünne Kohlenstoffschicht bildeten. Andere erhalten gebliebene Proben waren dreidimensional und sind einer Permineralisierung unterzogen worden. Einige blieben als Abdrücke und Formen innerhalb von Sedimentschichten erhalten, die dann als scharfe Grate oder als deren entsprechende negative Abdrücke erscheinen. Richard Callow zufolge zeigt dies, dass "die Bedingungen für die organische Fossilienkonservierung verglichen mit jüngeren Gesteinen im Ediacaran ziemlich gut gewesen zu sein scheinen. Ein besonders interessanter Punkt ist die Tatsache, dass diese Steine für über 150 Jahre einige Geheimnisse bewahrt haben, und dass es sich herausstellte, dass die gleichen Steine, die Darwin als eine Lösung seines 'Dilemmas' sah, tatsächlich reichlich Beweismaterial für mikrobielles Leben im Präkambrium enthalten." Die Paläontologen sind sich nicht sicher darüber, wie sich die Mikroben am Leben erhielten, aber sie stellen Vermutungen darüber an, dass die Mikroben, da sie in einer flachen Meeresumwelt lebten, entweder durch die Umwandlung von Licht in Energie (wie bei Pflanzen) oder durch die Umwandlung organischer Substanzen in Energie (wie bei Tieren) überlebten. Die Mikroben könnten mit Algen, Pilzen oder einer Anzahl von Bakterien verwandt sein. Die Tatsache, dass die Fossilien aus einer Zeit unmittelbar vor der Ausbreitung tierischen Lebens in der Kambrischen Explosion stammen, ist von ganz besonderem Interesse, da dies den Wissenschaftlern das Verständnis dieses wichtigen Ereignisses erleichtern könnte. Die Bedeutung der Spurenfossilien-Funde in den Longmyndian-Gesteinen war seit Salters bahnbrechenden Entdeckungen ohne Zweifel anerkannt. Die jüngsten Erkenntnisse, die die Geheimnisse der Longmyndian-Gesteine und der außergewöhnlich gut erhaltenen Fossilien offenbaren, sind ein wertvolles Stück in Darwins schwierigem Puzzle und eine Quelle der Inspiration für Evolutionsbiologen.
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