558 Mio. Jahre alte Fossilien anhand der Lipidmoleküle als älteste bekannte Tiere identifiziert
Bio-News vom 20.09.2018
Ein internationales Wissenschaftlerteam untersuchte Lipidmoleküle in 558 Millionen Jahre alten Fossilienfunden der Gattung Dickinsonia. Sie fanden dabei Steroide, besondere Lipide die für tierische Organismen charakteristisch sind. Dickinsonia wird daher als ältester Vertreter aus dem Tierreich angesehen. Zum Forscherteam, unter der Leitung der Australian National University, gehörten auch Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie und der Universität Bremen sowie der Russischen Akademie der Wissenschaften. Die Studie erscheint im Fachjournal Science.
Die ältesten Spuren von Leben auf der Erde sind etwa 3,5 Milliarden Jahre alt. Ausgehend von ursprünglichen Mikroben entstanden komplexere Lebensformen aber erst drei Milliarden Jahre später. Und erst in der als Kambrische Explosion bezeichneten Periode vor 540 Millionen Jahren entwickelten sich moderne Tiere in hohem Tempo zu all den Formen die wir heute kennen. Doch wo sind die konkreten Ursprünge der höheren Organismen anzusiedeln?
Gesteine, die weltweit etwa 10 bis 30 Millionen Jahre vor dem Beginn der Kambrischen Explosion abgelagert wurden, enthalten gelegentlich eine Vergesellschaftung rätselhafter Fossilien: die sogenannte Ediacara Fauna, darunter auch Dickinsonia. Diese Fossilien könnten eine Schlüsselrolle zum Verständnis der ersten Tiere spielen. Wissenschaftler diskutieren jedoch seit über 70 Jahren darüber, wie diese frühen Organismen tatsächlich einzuordnen sind. Dickinsonia zum Beispiel wurde bereits als Tier, Flechte, und als großer Einzeller (ein sogenannter Protist) beschrieben.
Publikation:
Ilya Bobrovskiy, Janet M. Hope, Andrey Ivantsov, Benjamin J. Nettersheim, Christian Hallmann, Jochen J. Brocks
Ancient steroids establish the Ediacaran fossil Dickinsonia as one of the earliest animals
Science, Sept 21, published online
Die Forscher konnten nun Dickinsonia als erdgeschichtlich ältesten Organismus definieren, der eindeutig dem Tierreich zuzuordnen ist. Fossile Funde von Dickinsonia zeigen, dass Vertreter dieser Gattung bis zu 1,40 m groß wurden und vermutlich Bewohner des Meeresbodens waren. Mit seiner meist ovalen Gestalt und charakteristischen Furchung ist Dickinsonia leicht als Fossil erkennbar, die ältesten Funde datieren auf 558 Millionen Jahre. Die Stellung von Dickinsonia bei der erdgeschichtlichen Entstehung der Arten war aber bisher nicht einzuordnen.
Ein internationales Forscherteam sollte dies ändern: Am Weißen Meer des Arktischen Ozeans, also im Norden des europäischen Teils Russlands, vermuteten die Forscher der Australian National University vielversprechende Dickinsonia-Fossilien. Die Fundstellen an den bis zu 100 m hohen Klippen waren nur durch Abseilen erreichbar. Ilya Bobrovskiy, Doktorand der Australian National University (ANU) und Erstautor der neuen Studie, schnitt am Seil hängend große Blöcke aus dem Sandstein heraus und löste dann die Fossilien aus dem Gestein. Der Aufwand hatte sich gelohnt. Erstmalig fanden Forscher Dickinsonia-Fossilien mit Überresten organischer Moleküle, genauer gesagt von stabilen Lipiden.
Im Reinstlabor analysierten die australischen Forscher die Überreste dieser Lipide und konnten eindeutig fossile Cholesterinmoleküle identifizieren. Cholesterin gehört zu den Steroiden und ist unter anderem als Bestandteil von Zellmembranen lebensnotwendig. Die Verteilung der Moleküle in Dickinsonia entsprach dem Muster höherer Tiere. Pilze und Pflanzen konnten somit als Vorgänger ausgeschlossen werden, Dickinsonia schien ins Tierreich zu gehören.
“Was wir allerdings erstmal nicht ausschließen konnten, war die alte Theorie, dass Dickinsonia ein riesengroßer Protist, also ein niedrig entwickelter eukaryotischer Einzeller gewesen sein könnte“ sagt Ko-Autor Dr. Christian Hallmann, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena und an der Universität Bremen, ein Experte für fossile Steroid-Moleküle. Um dies zu klären, untersuchte er mit seinem Team verschiedenste Arten heute noch vorkommender Protisten, die aus dem Roten Meer, an der Mittelmeerküste vor Israel und Frankreich, in der Tasmanischen See vor Australien und im südlichen Ozean vor der Antarktis-Küste gesammelt wurden. Sie unterzogen die Proben durch katalytische Hydrierung, dem Hinzufügen von Wasserstoff-Molekülen, einer künstlichen Alterung um sie noch besser mit den fossilen Proben vergleichen zu können. „Das Muster der Steroidzusammensetzung der fossilen Dickinsonia-Proben unterscheidet sich klar von dem heute vorkommender Protisten“ bestätigt Benjamin Nettersheim, Postdoktorand der Max-Planck-Gruppe und Stipendiat des Agouron Instituts. Mit diesen chemischen Analysen konnte die seit Jahrzehnten umstrittene Protisten-Hypothese für Dickinsonia endgültig ausgeschlossen werden.
Die Einordnung von Dickinsonia in das Tierreich markiert einen Meilenstein in der Rekonstruktion der Entstehung der Arten und wirft nach vielen Jahrzehnten endlich Licht auf die mysteriöse Ediacara-Fauna. „Fest steht, dass Organismen aus dem Tierreich also schon vor 558 Millionen Jahren sehr groß wurden und in den Weltmeeren weit verbreitet waren, Millionen Jahre früher als bisher vermutet“, sagt der Leiter des Projekts, Professor Jochen Brocks von der ANU Research School of Earth Sciences. Die Identität der ersten Tiere konnte aber erst jetzt mit Hilfe chemischer Analysen der Lipidmoleküle entschlüsselt werden.
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