Wann entwickelten sich die ersten Tiere auf der Erde? Diese Frage ist eines der größten Rätsel der Biologie. Denn viele Vorfahren heutiger Tiergruppen tauchen abrupt und erstaunlich weit fortgeschritten in den Fossilienfunden auf. Wie ihre Vorläufer aussahen und wann sie entstanden, ist hingegen ungeklärt.
Rätselhafte Diskrepanz
Zwar stammen die ältesten Fossilien von mehrzelligen Organismen aus dem Ediacarium-Zeitalter vor rund 630 bis 541 Millionen Jahren. Doch die frühen Ediacara-Mehrzeller glichen oft eher Aliens als heutigen Tierformen: Sie hatten weder Kopf noch Darm und oft auch keine eindeutigen Gliedmaßen. Ob sie schon echte Tiere waren, ist daher strittig. Die ersten eindeutigen Tierfossilien stammen erst aus der Zeit vor rund 574 Millionen Jahren.
Klar ist auch: Fossilfunde sind lückenhaft. Weil die frühen Mehrzeller oft nur aus Weichgewebe bestanden, blieben viele von ihnen vermutlich nicht erhalten. Dafür spricht auch eine Diskrepanz zu biochemischen Fossilien, darunter in Ablagerungen konservierten tierspezifischen Fettsäuren: „Lipid-Biomarker sprechen dafür, dass sich mehrzellige Tiere schon mindestens 75 Millionen Jahre vor Auftauchen der ersten Tierfossilien entwickelten“, berichten Orin Lole Durbin von der University of Oxford und seine Kollegen. Biomarker für frühe Schwämme legen einen Ursprung vor rund 650 Millionen Jahren nahe.
Das Problem der molekularen Uhren
Um diese Diskrepanz zu klären, greifen Paläontologen auf molekulare Uhren zurück: Stammbaumrekonstruktionen anhand genetischer Vergleiche. Mit ihrer Hilfe können sie zurückverfolgen, wie weit bestimmte Tiergruppen evolutionär auseinanderliegen und wann der gemeinsame Vorfahre wahrscheinlich lebte. Aber auch dabei gibt es einen Haken: Um diese Uhren zu kalibrieren, werden geologische und paläontologische Daten genutzt – und damit auch Fossilien.
Konkret bedeutet dies: Forschende nutzen Fossilfundstätten, um das letzte gesicherte Fehlen einer Organismengruppe und ihre erste eindeutige Präsenz festzustellen. Diese Daten geben dann das minimale und maximale Alter dieser Organismengruppe vor und werden in die genetische Stammbaum-Rekonstruktion einbezogen.
Als maximales Alter für die mehrzelligen Tiere gilt bisher die rund 590 Millionen Jahre alte Weng’an-Fossilfundstätte in China. „Die dortigen Mikrofossil-Funde enthalten keine erkennbaren Tierfossilien, obwohl sie unter Bedingungen erhalten geblieben sind, die den Erhalt weicher und fragiler tierischer Gewebe begünstigen“, erklären Durbin und seine Kollegen. „Wenn es damals schon tierische Organismen gegeben hat, müssten sie daher konserviert worden sein.“ So die gängige Annahme.
550 Millionen Jahre alte Mikrofossilien aus der Kheseen-Formation in der Mongolei. Handelt es sich um tierische Mehrzeller-Embryos – oder doch etwas ganz anderes? — © Durbin et al./ Science Advances, CC-by 4.0
Tierfrei trotz längst existierender Tierarten
Doch Durbin und sein Team widersprechen dem nun. Sie stellen die Kalibrierung der molekularen Uhr für die Tierevolution in Frage. Basis dafür ist eine von ihnen untersuchte, rund 550 Millionen Jahre alte Fossilfundstätte in der Mongolei. Diese Kheseen-Formation hat wie die 40 Millionen Jahre ältere Weng’an-Formation selbst fragilste Mikrofossilien konserviert. Aber obwohl sie aus einer Zeit stammt, in der es anderswo längst eindeutige Fossilien von tierischen Mehrzellern gab, findet sich in Kheseen keine Spur von Tieren: Die Fundstätte erscheint ebenso tierfrei wie die zur Kalibrierung genutzte Weng’an-Formation.
„Dies widerlegt das Argument, nach dem Tierfossilien in der Weng'an-Faunengemeinschaft deshalb fehlen, weil es sie damals noch nicht gab“, sagt Seniorautor Ross Anderson von der University of Oxford. Ihren Vergleichsuntersuchungen zufolge könnte dieses Fehlen von Tieren auch auf ungünstige örtliche Bedingungen zurückgehen – wie bei der Kheseen-Formation in der Mongolei. Das aber bedeutet: Die molekulare Uhr für die Tierevolution könnte bislang falsch kalibriert worden sein.
Neue Kalibrierung zeigt erste Tiere 200 Millionen Jahre früher
Was aber wäre die Alternative? Durbin und seine Kollegen haben dies untersucht, indem sie einige Fossilfundstätten aus der Zeit vor 800 bis 700 Millionen Jahren als neues Maximalalter für das Auftreten mehrzelliger Tiere verwendeten. Diese Fundstätten in Norwegen, Australien und Arizona enthalten ebenfalls Mikrofossilien, repräsentieren aber sehr unterschiedliche, geografisch weit auseinanderliegende Lebensräume – dies ist nach Ansicht der Forschenden eine wichtige Voraussetzung für eine verlässliche Kalibrierung.
Als das Team die molekulare Stammbaumrekonstruktion mit diesen neuen Bezugspunkten wiederholte, änderte sich das Bild: Nun sprachen die genetischen Vergleiche dafür, dass die ersten mehrzelligen Tiere rund 200 Millionen Jahre vor den ältesten bekannte Tierfossilien entstanden sein müssen. „Diese Analyse beweist noch nicht, dass die ersten Tiere schon vor 800 Millionen Jahren lebten“, betont Durbin. „Aber sie demonstriert, dass die tierische Evolution viel weiter zurückreichen könnte als bislang angenommen.“
Kalibriert man die molekulare Uhr neu, verlegt sie den Ursprung der ersten Tiere rund 200 Millionen Jahre in die Vergangenheit. — © Orin Lole Durbin
Entstanden die Tiere während der großen Kälte?
Sollte sich dies bestätigen, könnten die ersten mehrzelligen Tiere sogar schon vor oder während der globalen Kältephase der „Schneeball Erde“-Periode entstanden sein. In dieser Zeit vor 717 bis 635 Millionen Jahren bedeckten Gletscher den Großteil der irdischen Landmassen und auch die Meere kühlten stark ab. Gleichzeitig gelangten mit dem Eis große Mengen an mineralischem Staub und Nährstoffen in die Ozeane – willkommene Nahrung für frühe Algen. Es wäre durchaus denkbar, dass dies auch die Evolution neuer tierischer Lebensformen anregte, wie einige Paläontologen postulieren.
Noch bleibt offen, wann die ersten echten Tiere wirklich entstanden. Die neuen Erkenntnisse unterstreichen jedoch, wie lückenhaft die Fossilfunde noch immer sind und wie unsicher die Kalibrierung der molekularen Uhr. „Die Erforschung mikroskopischer Fossilien in sehr alten Gesteinen ist extrem anspruchsvoll“, sagt Co-Autor Derek Briggs von der Yale University. „Weitere Entdeckungen sind nötig, um unser Wissen über das Wann und Wie des frühesten tierischen Lebens auf unserem Planeten zu präzisieren.“
Quelle: Orin Lole Durbin (University of Oxford, UK) et al., Science Advances, 2026; doi: 10.1126/sciadv.aeg6289
