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StartseiteForschung aktuellZeitkapseln im Salz20.09.2016

Neue MessmethodeZeitkapseln im Salz

Laut der gängigen Lehrmeinung begann die Evolution der Tiere auf der Erde erst, als es genügend Sauerstoff gab. Zwei kanadische Wissenschaftler zweifeln diese Theorie nun an - mithilfe einer neuen Messmethode für die Atmosphäre längst vergangener Erdzeitalter.

Von Dagmar Röhrlich

In der Victoria Wüste in Westaustralien steht ein Baum in einer rostroten Sanddüne. Im Hintergrund ist einer der vielen Salzseen der Region zu erkennen. (imago stock&people /)
Die Proben der Forscher stammen aus der Victoria Wüste in West-Australien. (imago stock&people /)
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Leben existiert auf der Erde seit mehr als 3,5 Milliarden Jahren. Über die meiste Zeit hinweg blieb es jedoch mikroskopisch klein. Mit bloßem Auge erkennbare Organismen tauchen vor 600 Millionen Jahren auf. Die Urahnen der Tiere erst vor 540 Millionen, erklärt Nick Butterfield von der University of Cambridge:

"Die Frage ist, was für die riesige Verzögerung von drei Milliarden Jahren zwischen der Entstehung des Lebens und dem Auftauchen großer Organismen verantwortlich war. Bisher lautete die Antwort, dass ein Mangel an Sauerstoff das Leben aufs Mikroskopische beschränkte."

Die Logik da hinter geht so: Mehrzeller brauchen sehr viel mehr Energie als Einzeller. Die liefert nur die Sauerstoffatmung. Also setzte die Evolution der Tiere in dem Moment ein, als genügend freier Sauerstoff vorhanden war. Dann ging alles sehr schnell. Genau diesen Punkt greift Nigel Blamey von der Brock University in St. Catherines, Ontario, an:

"Wir beschäftigen uns mit einer Zeit lange vor dem Auftauchen der Tiere. Vor 815 Millionen Jahren verdampfte im heutigen Südwesten Australiens Wasser in einem flachen Becken. An der Grenzfläche zwischen Lauge und Atmosphäre wuchsen Salzkristalle und schlossen winzige Mengen Luft ein. Wir haben Bohrkerne aus diesen Schichten untersucht und 31 solcher "Zeitkapseln" gefunden. Darin haben wir die Gehalte von Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid oder Argon gemessen, und wir sind sehr erfreut über die Ergebnisse."

Sauerstoffgehalt lag deutlich höher als angenommen

Denen zufolge lag der Sauerstoffgehalt vor 815 Millionen Jahren nicht um die zwei Prozent, sondern bei vollkommen unerwarteten 10,9 in der Luft. Dieses Ergebnis löste in den Fachkreisen sofort eine lebhafte Diskussion aus. So meldete sich Bruce Runnegar zu Wort. Er ist emeritierter Paläobiologe von der University of Calfornia in Los Angeles:

"Der Sauerstoffgehalt entspräche der Hälfte des heutigen Wertes. Solche Werte gibt es heute in großen Höhen, Menschen überleben damit und jedes andere Tier auch. "

Falls die von seinen Kollegen gemessenen 10,9 Prozent korrekt wären, bedeuteten sie nichts anderes als einen Paradigmenwechsel in der Evolutionsbiologie:

"Wir befinden uns 270 Millionen Jahre vor der Entstehung der Tiere und wenn das stimmt, hätte nicht der Sauerstoffmangel ihre Entstehung aufgehalten."

Und Tim Lyons von der University of California in Riverside beurteilt die Arbeit seiner Kollegen:

"Ich würde sagen, dass die neuen Ergebnisse von der Richtung her mit denen übereinstimmen, die wir selbst mit einer vollkommen anderen Messmethode erhalten haben. Allerdings sind unsere Werte bei weitem nicht so hoch wie die der kanadischen Kollegen. Ich wäre begeistert, wenn ihre Resultate stimmen würden. Doch das letzte Urteil ist noch nicht gesprochen."

Zweifel an Messmethode

Zur Berechnung des Sauerstoffgehalts früherer Erdepochen stützen sich Geologen auf Modellrechnungen und sogenannte "Proxies". Das sind Elemente, deren Isotopenzusammensetzung sich charakteristisch verändert, sobald es freien Sauerstoff gibt. Das Problem ist, dass sie nur zeigen, ob überhaupt freier Sauerstoff da ist oder nicht. Bei mehr als einem oder zwei Prozent sagen sie nicht mehr viel aus. Nigel Blamey will deshalb mithilfe dieser im Salz eingeschlossenen "Zeitkapseln" den Sauerstoffgehalt in der Paläo-Atmosphäre selbst bestimmen. Daran jedoch, dass Einschlüsse im Salz über fast eine Milliarde Jahre hinweg tatsächlich unverändert geblieben sind, zweifelt Geochemiker Noah Planavsky von der Universität Yale:

"Es ist ein interessanter Ansatz. Doch es gibt große Probleme. Unter anderem die Frage. 'Was steckt da eigentlich genau in den Einschlüssen?' In den 1980er Jahren hat es Experimente am Großen Salzsee bei Salt Lake City gegeben, und das Ergebnis war damals, dass der Sauerstoffgehalt in den Einschlüssen aufgrund lokaler Einflüsse zu stark schwankt, als dass sich daraus die Zusammensetzung der Atmosphäre würde bestimmen lassen."

So könnte ein Bakterium, dass Fotosynthese betrieb und mit eingeschlossen wurde die Ergebnisse verfälschen. Ebenso eines, das Sauerstoff verbraucht. Obwohl er selbst die Messungen kritisch sieht, hofft Noah Planavsky doch, dass die Methode von anderen Forschern auf ihre Zuverlässigkeit hin überprüft wird. Auch die Paläobiologen sind sehr daran interessiert. Nick Butterfield:

"Wenn Sie mich fragen, warum die Tiere erst so spät aufgetaucht sind, dann hat das nicht so sehr mit Faktoren von außen zu tun wie dem Sauerstoffgehalt, sondern mit 'internen'. Die Evolution hat schlicht und einfach so lange gebraucht, bis etwas so Komplexes wie ein vielzelliger Organismus entstehen konnte. Sobald dieses 'Rezept' da war, konnten sich die Tiere schnell weiter entwickeln."

Datenlage noch dünn

Obwohl er keine Probleme damit hat, dass der freie Sauerstoff früher als gedacht angestiegen ist, ist für ihn die Datenlage einfach noch zu dünn für einen Angriff auf eine seit Jahrzehnten gültige Lehrmeinung.

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