1,7 Milliarden Jahre alt: Diese Fossilien könnten die Geschichte des komplexen Lebens neu schreiben

Die Unternehmen, die diese Kerne entnommen haben, waren weitgehend unbewusst, dass sich in diesen Mergelsteinen Fossilien mikroskopischer Organismen befinden, die vor mehr als 1,5 Milliarden Jahren auf dem Meeresboden eines antiken Binnenmeeres, das einen Großteil Nordaustraliens bedeckte, begraben waren.

Wie unsere heute in Nature veröffentlichte neue Studie zeigt, sind diese Fossilien entscheidend für die Lösung eines langjährigen Rätsels bezüglich des großen evolutionären Sprungs, der zu allen komplexen Leben auf der Erde führte: dem Ursprung der Eukaryoten.

Der evolutionäre Sprung zu komplexem Leben Alle Lebewesen auf der Erde lassen sich in zwei grundlegend unterschiedliche Typen einteilen, die sich auf zellulärer Ebene fundamental unterscheiden. Prokaryoten (Bakterien und Archaeen) besitzen eine einfache zelluläre Organisation und sind überwiegend einzellig.

Was die Studie zeigt

Eukaryoten – einschließlich aller Tiere, Pflanzen, Algen und Pilze – sind hingegen sehr unterschiedlich. Sie verfügen über deutlich komplexere Zellen, die einen Zellkern und andere spezialisierte Strukturen wie Organellen aufweisen, die spezifische Funktionen erfüllen. Die eukaryotische Revolution veränderte den Planeten grundlegend.

Sie führte zum Aufkommen der Tiere und schließlich zu uns. Basierend auf Beobachtungen an den Genen lebender Organismen herrscht heute weitgehend Konsens, dass der letzte gemeinsame Vorfahre aller lebenden Eukaryoten aus einer symbiotischen Vereinigung (zumindest) zweier prokaryotischer Mikroorganismen entstand: einem Archaeon und einem Bakterium.

Die frühesten bekannten Belege für eukaryotisches Leben Der erste Beleg für eukaryotisches Leben liegt in Form dieser Fossilien einzelliger Organismen vor. Sie zeigen ein Maß an zellulärer Komplexität, das bei Prokaryoten nicht beobachtet wird, jedoch bei Eukaryoten üblich ist.

Eukaryotische Fossilien können weltweit in Gesteinen

Eukaryotische Fossilien können weltweit in Gesteinen gefunden werden, die mindestens 1,5 Milliarden Jahre alt sind. Die Fossilien aus dem Northern Territory, ältesten auf vor 1,75 Milliarden Jahren datieren, stellen derzeit die weltweit ältesten bekannten eukaryotischen Fossilien dar.

Doch die antike Welt, in der sich frühe Eukaryoten entwickelten, bleibt weiterhin üllt. Daher sind viele grundlegende Aspekte bezüglich ihrer Natur unbekannt. Brauchten frühe Eukaryoten Sauerstoff? Viele Bakterientypen können in Umgebungen ohne Sauerstoff leben und wachsen. Fast alle heute lebenden Eukaryoten nutzen Sauerstoff für ihr Überleben.

Das liegt daran, dass die aerobe Atmung – der Abbau Sauerstoff – die enormen Energiemengen liefert, die komplexes Leben erfordert. In den letzten Jahren hat jedoch die Annahme, Sauerstoff sei für alle Eukaryoten stets vorteilhaft gewesen, Kritik erfahren.

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Dies folgt auf überraschende Entdeckungen rätselhafter Eukaryoten, die unter sauerstofffreien Bedingungen gedeihen können. Zudem gibt es zunehmend Belege aus dem geologischen Archiv, wonach Sauerstoff zur Zeit der ersten Evolution der Eukaryoten wahrscheinlich viel knapper war. Das bedeutet, sauerstofffreie marine Lebensräume wären die Regel gewesen.

Insgesamt haben diese Beobachtungen die Annahme infrage gestellt, dass Eukaryoten seit ihrem Ursprung ängig sind. Genetische Studien an lebenden Mikroorganismen aus Gruppen, die den Vorfahren der ersten Eukaryoten am nächsten stehen, können wesentliche Einblicke in die Abstammung der Eukaryoten liefern.

Doch nur das fossile Archiv kann uns über längst ausgestorbene Linien informieren. Nur die Geologie kann Einblicke in die Art der Welt bieten, in der diese Organismen lebten. Erforschung antiker Meere durch Fossilien und Geochemie Für unsere neue Studie haben wir Proben zerkleinert und anschließend aufgelöst.

Durch Analyse des organischen Rückstands, der

Durch Analyse des organischen Rückstands, der nach dieser Auflösung unter dem Mikroskop verblieb, identifizierten wir mehr als 12.000 Fossilien. Zudem untersuchten wir die Mergelgesteine, in denen die Fossilien erhalten sind, um besser zu verstehen, wie die Umwelt war, als die Sedimente abgelagert wurden.

Dies lieferte Erkenntnisse über die Lebensräume, in denen diese Eukaryoten lebten. Durch Analyse der Chemie dieser Mergelgesteine konnten wir feststellen, ob Sauerstoff im antiken Meerwasser vorhanden war. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Eukaryoten-Fossilien in Umgebungen von küstennahen Schlammflachen bis zum offenen Meer gefunden wurden.

Doch sie waren nur in Proben nachweisbar, die in sauerstoffhaltigen Ablagerungsumgebungen entstanden waren. Proben aus sauerstofffreien Umgebungen enthielten lediglich einfache, prokaryotische Formen. Sauerstoff erweist sich als entscheidender Treiber der frühen Eukaryoten-Evolution.

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Dies deutet darauf hin, dass selbst die ältesten bekannten Eukaryoten, die vor 1,7 bis 1,4 Milliarden Jahren auf der Erde lebten, ängig waren. Diese Daten stützen eine lang bestehende Hypothese, wonach Sauerstoff eine Schlüsselrolle bei der Evolution der frühen Eukaryoten gespielt hat.

Die Aufklärung der Treiber und des Rahmens des großen evolutionären Sprungs, der durch die frühen Eukaryoten repräsentiert wird, gehört zu den wichtigsten ungelösten Fragen der Lebenswissenschaften. Laufende Untersuchungen dieser rätselhaften, alten Mikrofossilien werden zweifellos mehr über unsere eigenen Ursprünge – und unseren Platz im Kosmos – enthüllen.

Referenz: „Early fossil eukaryotes were benthic aerobes", Leigh Anne Riedman, Susannah M. Porter, Galen P. Halverson und Margaret Whelan, 20. Mai 2026, Nature. DOI: 10.1038/s41586-026-10533-4. Maxwell Lechte erhielt Förderung vom Moore-Simons-Projekt zur Erforschung des Ursprungs der eukaryotischen Zelle.

Leigh Anne Riedman erhält Fördermittel aus dem NASA-Programm für Exobiologie und wurde zudem vom Moore-Simons-Projekt zur Entstehung der eukaryotischen Zelle, der Paläontologischen Vereinigung und der American Philosophical Society finanziert. Dieser Text basiert auf einem Artikel, der ursprünglich in The Conversation veröffentlicht wurde.