Die ältesten Fossilien
Vortrag über geologische Aufzeichnungen des ersten Lebens

Das Alter unserer Erde ist eng mit dem unseres Sonnensystems verknüpft, wofür uns die ältesten Meteoriten ein Alter von 4,56 Milliarden Jahre liefern. Die ältesten in der Erdkruste gefundenen Minerale sind die extrem widerstandsfähigen Zirkone, deren Alter von 4,4 Mrd. Jahren sich mit radiometrischen Datierungsverfahren wie der Uran-Blei-Methode sicher nachweisen lässt. Überraschend hingegen ist, dass in der Urzeit der Erde, dem Hadaikum vor 4,56 bis 4 Mrd. Jahren, bereits flüssiges Wasser und wahrscheinlich auch erste Lebensformen existierten. Der Nachweis solcher Lebensformen und deren Alter erfolgt neben klassischen geologischen Methoden wie der geologischen Kartierung und der Stratigraphie, also der Bestimmung der Gesteine und deren relativen Abfolge, heute vor allem durch Methoden wie der Isotopengeochemie oder Elektronenmikroskopie. Hierüber berichtete der Geologe Prof. Christoph Heubeck von der Universität Jena am vergangenen Donnerstag in einem Vortrag, der als dritter Teil der Trilogie zur Entstehung des Lebens in der Aula des Benedikt-Stattler-Gymnasiums Bad Kötzting stattfand.

Die meisten Gesteine auf der Erde wurden im Laufe der Erdgeschichte durch die Umwälzung der Erdkruste infolge der Plattentektonik mehrfach überprägt und das geologische "Gedächtnis" häufig ausgelöscht. Doch auf jedem Kontinent findet sich auch sogenanntes archaisches Grundgebirge, das älter als 2,5 Mrd. Jahre ist. Der älteste Nachweis von Lebensspuren wurde in metamorphen Gesteinen in Westgrönland gefunden, die auf ca. 3,87 Mrd. Jahren datiert wurden. Die als Chemofossilien bezeichneten Kohlenstoffstrukturen gelten wegen ihres kleineren Verhältnisses der Kohlenstoffisotope 13C und 12C als von Lebewesen stammend.

Die ersten Körperfossilien, also Strukturen einzelliger Lebewesen, sind nur wenig jünger. In ca. 3,8 Mrd. Jahren alten Bändereisenerzen finden sich Strukturen, die sehr wahrscheinlich von Bakterien stammen. Daneben wurden an mehreren Orten der Welt auch andere mikrobielle Strukturen gefunden: Stromatholithen (3,45 Mrd. Jahre), Plankton (3,4 Mrd. Jahre), mikrobielle Matten (3,22 Mrd. Jahre) und Sulfatbakterien (3,22 Mrd. Jahre). All diesen Lebensformen ist gemein, dass sie besondere chemische Reaktionen nutzen, um Energie für ihren Stoffwechsel zu gewinnen. Freier Sauerstoff, den heute sämtliche Tiere für den Stoffwechsel nutzen, stand zu dieser Zeit praktisch noch nicht zur Verfügung. Er entstand in großer Menge erst durch die Photosynthese im Wasser, wobei meist Cyanobakterien aus dem gelösten Hydrogenkarbonat Kalk und Sauerstoff bildeten und damit im Laufe der Erdgeschichte die Grundlage für aerobe, also Sauerstoff atmende Lebensformen schafften.

Eine ganz besondere Stellung nehmen die sogenannten photoferrotrophen Bakterien ein. Diese oxidieren mit Hilfe von Licht im Wasser gelöstes Eisen und reduzieren damit das Hydrogenkarbonat, um an den lebenswichtigen Kohlenstoff zu gelangen. Durch diesen Prozess sind im Laufe der Erdgeschichte weltweit große Mengen an Bändereisenerzen abgelagert worden, die wir heute industriell abbauen und zu Eisen verarbeiten. Die Entstehung dieser "Banded Iron Formations" (BIFs) endet mit wenigen Ausnahmen vor 1,8 Mrd. Jahren infolge eines höheren Sauerstoffgehalts im Meerwasser.

Es gibt also auf der ganzen Welt verschiedene geologische Nachweise frühen Lebens auf der Erde, wenngleich solche urtümlichen Lebensformen bis heute nur in speziellen Umgebungen überdauert haben. Stromatolithen an der westaustralischen Küste, mikrobielle Matten im warmen Flachwasser oder Schwefelbakterien in heißen Quellen sind einige Beispiele. Da es sich bei den ältesten Nachweisen vor 3,8 Mrd. Jahren bereits um komplexe, selbst reproduzierende Lebensformen handelt, ist es faszinierend, in welch kurzer Zeit nach der Planetenentstehung sich erste Lebensformen auf der Erde gebildet haben müssen.