ERC Storys - Die Welt in einer Austernschale: Analyse des Klimawandels in der Vergangenheit

Der Zusammenhang zwischen Lufttemperatur und der Menge von Kohlendioxid in der Atmosphäre (pCO2) ist ein viel diskutiertes Thema unter Wissenschaftlern, da er ihnen dabei helfen kann, sowohl den Klimawandel in der Vergangenheit als auch in der Zukunft zu verstehen. Viele Informationen über den Klimawandel in der Vergangenheit sind in geologischen Aufzeichnungen zu finden, wo Schwankungen der Temperatur und des pCO2 von einer Vielzahl isotopischer und chemischer Signale abgeleitet werden können, die in Fossilien zu finden sind. Aber wie gut sind diese Aufzeichnungen? Spiegeln Sie wahrheitsgetreu vergangene Klimate wieder? Können sich Wissenschaftler auf empirische Messungen verlassen, ohne die biologischen Mechanismen zu verstehen, die ihnen zugrunde liegen? Diese Forschungsarbeiten werden am Dienstag, dem 4. Dezember, bei einer Arbeitssitzung der Herbsttagung der American Geophysical Union im Mittelpunkt stehen.

Klimawandel und Umwelt

Diese Ungewissheiten treiben die Forschungsarbeiten von Prof. Rosalind Rickaby und ihres Teams an der Universität Oxford im GRACE-Projekt an. Mit Hilfe von Finanzmitteln des ERC untersuchen sie "lebende geologische Aufzeichnungen", um die Klimasignale zu entschlüsseln, die im Erbgut lebender Organismen vorhanden sind. Im Laufe der Evolution des Lebens häufen Gene Mutationen an, von denen einige den Organismen Vorteile bringen, sodass sie anderen vor dem Hintergrund von Umweltveränderungen überlegen sind. Ihre Herausforderung ist es, diese genetischen Signale als eine Art Schriftband des Klimawandels zu lesen.

Meeresmikroorganismen binden Kohlenstoff während ihrer Photosynthese mit Hilfe des Rubisco-Enzyms. Durch die Untersuchung genetischer Sequenzen in neuzeitlichem Rubisco können Prof. Rickaby und ihr Team zurückblicken und erkennen, wann sich ändernde Umgebungsbedingungen, wie z. B. Temperatur und pCO2, dazu geführt haben, dass Rubisco im Rahmen einer positiven Selektion mutierte und sich anpasste. Dadurch können neue Erkenntnisse über die Beteiligung von Isotopenverhältnissen bei Signalisierung von Klimawandel gewonnen werden. Außerdem steht neues Wissen zu der Frage zur Verfügung, wie diese Phytoplanktonorganismen die Verteilung von Kohlenstoff in den Ozeanen im Laufe der geologischen Entwicklung und in der Zukunft steuern.

Die Forschungsarbeiten des Teams förderten einige interessante Ergebnisse zu Tage, die in Kürze veröffentlicht werden. Obwohl der Schwerpunkt der Arbeiten auf den letzten 65 Millionen Jahren liegt, haben Rubisco-Gene starke Signale aus dem Präkambrium, einer Zeit vor 0,5 bis 1 Milliarde Jahren, gezeigt. Diese Zeit war von wichtigen Ereignissen geprägt: Die Atmosphäre war völlig anders aufgebaut und vielen Entwicklungen unterworfen; es fand eine globale Vereisung statt, die in der "Schneeball-Erde" gipfelte. Am Ende dieses Zeitraums von 540 Millionen Jahren war die Anzahl und Vielfalt der lebenden Organismen explodiert – zu dieser Zeit kam das Leben auf der Erde in Fahrt. Die Ergebnisse des GRACE-Projekts zeigen bisher, dass die im Erbgut lebender Organismen verankerte Geschichte weiter zurück reicht als bisher angenommen.

- Quelle: Prof. Rosalind Rickaby
- Projektkoordinator: University of Oxford, United Kingdom
- Projekttitel: Genetic record of atmospheric carbon dioxide
- Projektakronym: GRACE
- Website des Projektkoordinators von GRACE
- RP7 Finanzierungsprogramm (ERC-Aufforderung): Starting Grant 2007
- Finanzmittel der EK: 1 650 000 EUR
- Projektdauer: 5 Jahre