Molekulare fossile Beweise: Schwämme existierten bereits 100 Millionen Jahre vor dem Kambrium auf dem Meeresboden

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Forscher der  University of California – Riverside haben den ältesten Hinweis auf irdisches Tierleben gefunden. Er lässt sich auf mindestens 100 Millionen Jahre vor der berühmten kambrischen Explosion zurückdatieren.

Die Studie, die von Gordon Love, einem Professor der UCR-Abteilung für Geowissenschaften, geleitet wurde, wird jetzt in Nature Ecology & Evolution veröffentlicht. Der erste Autor ist Alex Numberge, ein Doktorand, der in Loves Forschungsgruppe arbeitet.

Anstatt nach konventionellen Fossilien zu suchen, haben die Forscher nach molekularen Anzeichen tierischen Lebens, Biomarker genannt, aus der Zeit von vor 660-635 Millionen Jahren (Neoproterozoikum)  gesucht. In alten Gesteinen und Ölen aus dem Oman, Sibirien und Indien fanden sie eine Steroidverbindung, die nur durch Schwämme gebildet werden können. Schwämme gelten als einer der frühesten Formen tierischen Lebens.

“Molekulare Fossilien sind wichtig, um früh lebende Arten verfolgen zu können, da die ersten Schwämme wahrscheinlich sehr klein waren, kein Skelett enthielten und keine gut erhaltenen oder leicht erkennbaren Fossilienfunde hinterlassen”, sagte Numberge. “Wir haben nach markanten und stabilen Biomarkern gesucht, die auf die Existenz von Schwämmen und anderen frühen Tieren hinweisen und nicht nach denen, die auf einzellige Organismen hindeuten, die die Erde vor Milliarden von Jahren vor dem Beginn eines komplexen, vielzelligen Lebens beherrschten.”

Der Biomarker, den sie identifiziert haben, eine Steroidverbindung namens 26-Methylstigmastan (26-mes), hat eine einzigartige Struktur, von der derzeit nur bekannt ist, dass sie von bestimmten Arten moderner Schwämme synthetisiert wird, den sogenannten Demospongiae ( Hornkieselschwämme).

“Dieser Steroid-Biomarker ist der erste Beweis dafür, dass Demospongiae und damit mehrzellige Tiere bereits vor mindestens 635 Millionen Jahren  in den damaligen Meeren  gediehen”, sagte Numberge.

Die rezente Rhabdastrella globostellata produziert die gleichen 26-Mes Steroide, die in alten Gesteinen gefunden wurden. (Paco Cárdenas)


Die Arbeit basiert auf einer Studie von Loves Team aus dem Jahr 2009, in der die ersten überzeugenden Biomarker-Beweise für neoproterozoische Tiere aus einem anderen Steroid-Biomarker namens 24-Isopropylcholestan (24-ipc) aus Gesteinen des Süd-Oman veröffentlicht wurden. Die 24-ipc-Biomarker-Beweise erwiesen sich jedoch als kontrovers, da 24-ipc-Steroide nicht ausschließlich durch Demospongien hergestellt werden und in einigen modernen Algen gefunden werden können. Die Entdeckung des zusätzlichen und neuartigen 26-Mes-Biomarkers, der einzigartig für Demospongien ist, verleiht jetzt jedoch eine zusätzliche Sicherheit, dass beide Verbindungen fossile Biomoleküle sind, die durch Demospongien auf alten Meeresböden produziert wurden.

Die Studie liefert zudem wichtige neue Einschränkungen für die Gruppen moderner Demospongien, die in der Lage sind, einzigartige Steroidstrukturen zu produzieren, die einen charakteristischen Biomarker-Datensatz hinterlassen. Die Forscher fanden heraus, dass in modernen Demospongien bestimmte taxonomische Gruppen vorzugsweise 26-mes-Steroide produzieren, während andere 24-ipc-Steroide produzieren.

“Die kombinierten neoproterozoischen Demospongien-Sterane, die 24-IPC- und 26-Mes-Sterane zeigen, die in alten Gesteinen vorkommen, werden wahrscheinlich nicht einem isolierten Zweig oder einer ausgestorbenen Stammgruppe von Demospongiea zugeschrieben”, sagte Love. “Vielmehr ist die Fähigkeit, solche unkonventionellen Steroide herzustellen, wahrscheinlich tief im phylogenetischen Baum der Demospongien entstanden. Heutzutage ist diese Fähigkeit aber bei vielen rezenten Demospongiae – Gruppen zu beobachten.”

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Veröffentlichung: J. Alex Zumberge, Gordon D. Love, Paco Cárdenas, Erik A. Sperling, Sunithi Gunasekera, Megan Rohrssen, Emmanuelle Grosjean, John P. Grotzinger, Roger E. Summons. Demosponge steroid biomarker 26-methylstigmastane provides evidence for Neoproterozoic animals. Nature Ecology & Evolution, 2018; DOI: 10.1038/s41559-018-0676-2

Quelle: off. Pm der  University of California – Riverside

Titelbild: Schwämme (Bild: UCR)

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Pia Gaupels

Gründerin bei GeoHorizon
Pia Gaupels, *86, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. 2015 gründete Sie die Seite Geohorizon. Sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung und arbeitet seit 2018 wieder als Bibliothekarin.