In Gestein gepresste fadenförmige Filamente könnten die Überreste von Archaeen sein, die vor 3,42 Milliarden Jahren Methan in der Nähe von hydrothermalen Quellen ausgestoßen haben. Wenn ja, würden diese vor etwa einem Jahrzehnt in Südafrika ausgegrabenen Gesteinsstränge den frühesten direkten Beweis für einen Metabolismus auf Methanbasis liefern, berichten Forscher am 14. Juli in Wissenschaftliche Fortschritte.
Solche alten fossilen Filamente können Hinweise auf die frühen Bewohner der Erde enthalten und Hinweise darauf geben, wo man nach außerirdischem Leben suchen kann. Wissenschaftler vermuten, dass in einer solchen Umgebung Leben auf unserem Planeten entstanden sein könnte (SN: 24.09.20).
Biologen haben abgeleitet, dass sich Stoffwechselvorgänge, die auf dem Kauen oder Aufstoßen von Methan basieren, schon früh entwickelt haben, wissen aber nicht genau wann, sagt Barbara Cavalazzi, Geobiologin an der Universität Bologna in Italien. Frühere Forschungen haben indirekte Beweise für Methan-zyklierende Mikroben in der Chemie von flüssigkeitsgefüllten Taschen alter Gesteine vor etwa 3,5 Milliarden Jahren gefunden. Aber diese Arbeit fand die eigentlichen Mikroben nicht. Bei dieser Fossilanalyse „ist das, was wir im Grunde finden, Beweise für ungefähr das gleiche Alter. Aber das ist ein zellulärer Überrest – es ist der Organismus“, sagt Cavalazzi.
Die neu identifizierten fossilen Fäden haben eine kohlenstoffbasierte Hülle. Diese Hülle unterscheidet sich strukturell vom erhaltenen Inneren, was auf eine Zellhülle hindeutet, die das Innere der Zellen umschließt, schreiben die Autoren. Und das Team fand relativ hohe Nickelkonzentrationen in den Filamenten. Die Konzentrationen waren ähnlich wie bei modernen Methanerzeugern, was darauf hindeutet, dass das Metall der Fossilien von nickelhaltigen Enzymen in den Mikroben stammen könnte.
„Sie können diesen frühen Mikroorganismen einen bestimmten Stoffwechsel-Lebensstil zuschreiben“, sagt Dominic Papineau, ein präkambrischer Biogeochemiker am University College London, der nicht an der Studie beteiligt war und dies als „brillante Arbeit“ bezeichnet.
Doch die Suche nach frühen Lebensformen hat ihren Anteil an falschen Zeichen (SN: 2/9/21) , und einige Forscher sind nicht davon überzeugt, dass diese Fossilien echt sind. In silikareichen hydrothermalen Umgebungen vermischen sich die Bestandteile für Strukturen, die Zellen nachahmen und durch Chemie lebensähnliche Gestalten bilden können, sagt Julie Cosmidis, Geobiologin an der Universität Oxford. „Sie versteinern besser als echte Zellen, daher denke ich, dass es sehr gut sein könnte, was diese Dinger sind“, sagt sie und weist darauf hin, dass Nickel, das in der frühen Erde verbreitet war, leicht an organischer Materie haften bleibt, ob sie nun lebt oder nicht. „Wir verstehen nicht genug [about] die Prozesse, die falsche Biosignaturen erzeugen können“, sagt Cosmidis, dessen Labor solche Fragen untersucht.
Cavalazzi und ihre Kollegen behaupten jedoch, dass die verschiedenen Beweislinien zusammen den lebendigen Ursprung der Mikrofossilien unterstützen. Papineau stellt auch fest, dass „die Beweise sehr gut sind“, fügt jedoch hinzu, dass sie „nicht unbedingt grundsolide“ sind. Andere Tests könnten die Argumente für die frühesten Methan verwendenden Mikroben stärken, sagt er.
Wenn es sich bei den Strängen um uralte Archaeen handelt, wären sie die frühesten fossilen Beweise für diese Domäne des Lebens, die den Exemplaren vor weniger als 500 Millionen Jahren vorausgehen. Und wenn sich solche Mikroben auf der Erde so schnell entwickelt haben, innerhalb von etwa 1 Milliarde Jahren nach der Entstehung des Planeten, könnten Methan-Zykler auf anderen Planeten, auf denen es schon seit einiger Zeit flüssiges Wasser gibt, häufiger vorkommen als angenommen, sagt Papineau.
Dieses Fossil stammt aus einer Zeit, als das planetarische Ökosystem der Erde wahrscheinlich ganz anders war als heute, sagt Boris Sauterey, ein Paläoökologe an der University of Arizona in Tempe, der nicht an dieser Studie beteiligt war. Damals hatte die Erde höchstwahrscheinlich Ähnlichkeiten mit einigen der außerirdischen Welten, die wir heute als potenziell bewohnbar betrachten würden, sagt er.
Forscher, die nach Anzeichen für frühes Leben auf der Erde suchten, haben Sedimente von Oberflächengewässern mehr erforscht als hydrothermale Systeme, in denen diese Fossilien gefunden wurden, sagt Cavalazzi. Die Entdeckung legt nahe, dass Forscher hier und auf anderen Planeten weiter unter der Oberfläche kratzen sollten.