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Sprung ins Säurebad

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 02.03.2017 09:43

Ein junger britischer Geologe steht an der Spitze eines Geologenteams, das in "Nature" beansprucht, in einer Formation aus Nordost-Kanada die frühesten Fossilien gefunden zu haben. Der Doktorand hat sich damit eines der umkämpftesten Gebiete der Geowissenschaften ausgesucht und stößt prompt auf zum Teil heftige Kritik. Wie seine Funde dieses Säurebad überstehen, bleibt abzuwarten.

Hämatit-Röhrchen aus den Spuren einer untermeerischen Hydrothermalquelle, die in der 3,77 Milliarden Jahre alten Nuvvuagittuq-Formation in Kanada gefunden wurden. (Bild: Nature/UCL, Matthew Dodd) "Wir haben Beweise für die ältesten Mikrofossilien der Erde gefunden." Von einer Entdeckung, wie sie Matthew Dodd in einem umfänglichen Aufsatz in der aktuellen "Nature" vorstellt, träumt wohl jeder Nachwuchswissenschaftler. Der Doktorand am University College in London berichtet zusammen mit Kollegen aus Norwegen, Kanada, Australien und den USA von den Überresten bakterieller Einzeller, die sie im Nordosten der kanadischen Provinz Quebec entdeckt haben. Die Nuvvuagittuq-Formation, in der die Forscher fündig wurden, wird auf ein Alter von mindestens 3,77 Milliarden Jahre datiert, unmittelbar nachdem der Asteroidenhagel des "Großen Bombardements" aufgehört hatte. Manche Wissenschaftler nehmen sogar ein Alter von 4,28 Milliarden Jahre an und versetzen die Formation damit in die früheste Erdphase, in das  Hadaikum. "Doch diese Datierungen", so Dodd, "sind derzeit noch heftig umstritten."

Gleichgültig, ob 3,77 oder 4,28 Milliarden Jahre, Dodds Funde hätten so oder so gute Chancen auf den Titel "Ältestes Leben". Vorausgesetzt, sie halten der kritischen Prüfung der Fachkollegen stand. Diese Debatten haben bislang nur ganz wenige Funde heil überstanden, wirklich unumstrittene Mikrofossilien sind nicht älter als 3,5 Milliarden Jahre. Das Frühe Leben ist eines der tückischsten und kontroversesten Gebiete der Geowissenschaften, auf dem schon die Reputation so mancher Koryphäe ins Wanken geriet.

Viele Beweislinien


Hämatit-Fädchen aus den Spuren einer Hydrothermalquelle, die in der 3,77 Milliarden Jahre alten Nuvvuagittuq-Formation in Kanada gefunden wurden. (Bild: Nature/UCL, Matthew Dodd)Geschreckt hat Matthew Dodd das nicht, nur besonders sorgfältig werden lassen. "Auf dem Gebiet wird jede Entdeckung äußerst kritisch geprüft, deswegen präsentieren wir viele, voneinander unabhängige Beweislinien dafür, dass es biologische Strukturen sind und nicht Artefakte im Gestein", sagt Dodd. Diese Belege umfassen etwa die Gestalt der Funde, vor allem bis zu einem halben Millimeter lange Röhrchen und Fäden, die zum Teil aus Knötchen herauswachsen. "Diese Morphologie ist charakteristisch und für heutige Bakterien, die an hydrothermalen Quellen leben, geradezu typisch“, so Dodd. Hinzu kommt das Kohlenstoffprofil der Graphit-Körnchen, das mit den Fossilien zusammen gefunden wurde. Es zeigt die für Leben charakteristische Bevorzugung der leichten Variante Kohlenstoff-12, der gegenüber der schwereren Kohlenstoff-13-Variante ein Neutron im Atomkern fehlt.

Als dritte Beweiskette führen die Forscher das Mineral Apatit an, das zusammen mit den Graphit-Körnchen gefunden wurde. "Wenn wir C-12 zusammen mit Apatit finden, ist das ein sehr starker Indikator für organische Materie, die über die Zeit hinweg zerfiel", erklärt Dodd. Apatit ist eine Phosphorverbindung, die sich in allen Ablagerungen von biologischer Materie anreichert. Phosphor ist einer der Grundbaustoffe des Lebens und daher in allen Zellen reich vertreten. Wenn sich die Zellen zersetzen, wird der Phosphor freigesetzt und verbindet sich mit den Mineralen der Umgebung zu Apatit. Der vierte Beweis für den organischen Ursprung sind Quarz-Körnchen, die mit Schichten aus der Eisenverbindung Magnetit umgeben sind und die darüber hinaus Einschlüsse aus Apatit, Kohlenstoff und Kalzit, sowie aus Magnetit und den beiden weiteren Eisenmineralen Hämatit und Minnesotait enthalten. "Diese Körner finden wir in biologisch produktiven Zonen aus jüngerer Zeit, wenn sich zersetzende organische Materie mit Sediment reagiert", sagt Matthew Dodd.

Heftige Kritik


Hämatit-Chert der Nuvvuagittuq-Formation im Nordosten der kanadischen Provinz Quebec. Er enthält die Mikrofossilien. (Bild:  Nature/UCL, Dominic Papineau)Wie nicht anders zu erwarten, ist Dodds Fund trotz vielfältiger Beweisführung in heftiges Kritikerfeuer geraten. Die Sorgfalt der Arbeitsgruppe wird von Fachkollegen durchaus gewürdigt. "Es ist eine sehr gute, detaillierte und bündige Zusammenfassung der Beobachtungen", urteilt etwa Minik Rosing, Professor am dänischen Naturkundemuseum in Kopenhagen. Rosing gehört zu den besten Kennern der frühen Erde, gerade wenn es um die Formationen im Norden Kanadas und auf Grönland geht, doch er lässt dem Lob prompt gravierende Einwände folgen: "Die Beobachtungen sind gut, aber sie beziehen sich vielleicht nicht auf die Zeit, der sie die Forscher zuschreiben."

Rosing bezweifelt, dass biologische Materie das Schicksal der Nuvvuagittuq-Formation so unbeschadet überstanden hätte, wie die von Dodd und seinen Kollegen vorgelegten Abbildungen zu zeigen scheinen. Die Formation wurde vor 2,7 Milliarden Jahren sehr tief ins Erdinnere gezogen und dort unter hohen Temperaturen und Drücken Hunderte von Millionen Jahren verändert. "Es gibt sehr viele Studien zur Nuvvuagittuq-Formation, und alle sagen, dass diese Veränderungen tiefgreifend waren und sogar mehrfach stattgefunden haben", so Rosing. Sein Tipp daher: Die Fossilien sind doch ein Artefakt.

"Die Gesteine sind buchstäblich gekocht worden, und sie suchen darin nach unsicheren Biosignaturen", wundert sich auch Tanja Bosak, Assistenzprofessorin am Massachusetts Institute of Technologie in den USA. Das Argument hat schon so manches "früheste Fossil" in der Versenkung verschwinden lassen: Durch die massive Überarbeitung unter Hitze und Druck im Erdinneren können sich die biologischen Überreste gar nicht erhalten haben. Was biologisch zu sein scheint, sei stattdessen das Produkt von physikalischen und chemischen Prozessen, an denen kein Organismus beteiligt war. "Ich glaube, dass wir als Gemeinschaft der Wissenschaftler noch gar nicht genau genug verstehen, welche Signale von abiotischen Prozessen stammen können, die absolut keine Biologie benötigen", warnt die junge Forscherin. Auch Nick Butterfield, Archaikum-Experte von der Universität Cambridge rät in einer E-Mail zur Vorsicht: "Die Strukturen sind durchaus interessant und ähneln in einigen Merkmalen Mikrofossilien. Doch es reicht nicht für die Entscheidung, ob es sich nun um Fossilien oder Pseudofossilien handelt.“

Matthew Dodd und seine Kollegen müssen also die Argumente für die kommende Diskussion mit ihren Kollegen gut zurechtlegen. Die wird sicher hart werden, allerdings auch nicht aussichtslos. "Ich sage nicht, dass es keine Fossilien sein können", meint etwa Tanja Bosak, "ich finde die Beweise bislang einfach nicht überzeugend."