In fossilen Mikroben-Teppichen haben Forscher Kalkverbindungen entdeckt, die sie für den frühesten Nachweis für die Photosynthese auf der Erde halten: Das Kalziumkarbonat in den Versteinerungen könne sich nur durch chemische Prozesse gebildet haben, die im Rahmen der Licht-Assimilation durch primitive Bakterien entstehen, sagen Frances Westall vom französischen Forschungsinstitut CNRS und ihre Kollegen. Der Clou dabei: Die Datierung der fossilen Mikroben-Teppiche ergab, dass sie vor etwa 3,3 Milliarden Jahren einen urzeitlichen Meeresstrand bedeckten. In dieser Zeit enthielt die Atmosphäre noch nahezu keinen Sauerstoff und die Umgebung kaum nutzbaren Kohlenstoff. Diese beiden Schlüssel-Substanzen des Lebens lieferte den Organismen bereits damals die Photosynthese, glauben die Wissenschaftler.
Die Fossilien stammen von einer Fundstätte am Barberton Greenstone Belt in Südafrika.
Westall und ihr Team untersuchten sie mit Elektronen-Mikroskopen, um deren Struktur und Zusammensetzung zu entschlüsseln. In der Oberflächenschicht wurden dabei etwa 0,3 Mikrometer lange Fäden sichtbar: Reste von photosynthetischen Mikroorganismen, sagt Westall. In einer tieferen Schicht fanden die Forscher dann Partikel aus Aragonit, einer Kalziumkarbonat-Verbindung. “Nur im Rahmen von Photosynthese-Prozessen kann sich Aragonit in diesem Umfeld gebildet haben”, sagt Westall.
Konkret erklärt die Wissenschaftlerin die Entstehung der Substanz so: Die obere Schicht der Teppiche bestand aus photosynthetisch aktiven Bakterien, die über die Energiegewinnung aus Sonnenlicht Kohlenstoffverbindungen erzeugten. Von den Überresten dieser Selbstversorger, den sogenannten autotrophen Organismen, ernährten sich wiederum heterotrophe Lebensformen in den tieferen Schichten. Diese Bakterien erzeugten bei der Zersetzung der Nährstoffe aus der oberen Schicht Stoffwechselprodukte, die den Säuregehalt in der Tiefenschicht. Dadurch entstanden wiederum Kalzium-Ionen, die sich mit Karbonaten aus dem Meerwasser verbanden und schließlich als Kalziumkarbonat ausfielen.
Auch heute noch bildet sich in Teppichen aus photosynthetischen Bakterien Kalziumkarbonat, betont Westall. In diesen Matten leben auch Bakterien, die als Stoffwechselendprodukte Schwefelverbindungen erzeugen. In Proben der fossilen Matten konnten die Forscher ebenfalls solche Substanzen nachweisen. Möglicherweise haben die heterotrophen Bakterien in den urzeitlichen Mikroben-Teppichen bereits auch schon Schwefel verstoffwechselt, sagt Westall.
Abgesehen von wenigen Mikroorganismen, die auch andere Wege der Energiegewinnung entwickelt haben, basiert die Energieversorgung aller Lebewesen auf unserem Planeten auf den Produkten der Photosynthese: Jede Kalorie, die auch wir Menschen verbrauchen, hat ursprünglich einmal eine Pflanze mittels Sonnenlicht gebildet. Auch die fossilen Brennstoffe, wie Erdöl oder Kohle, gehen auf die Photoassimilation einstiger Lebewesen zurück. Erkenntnisse über die Anfänge dieser Naturtechnologie bergen spannende Informationen, wie das Leben auf der Erde einst entstand, sagen Westall und ihre Kollegen. Sie präsentierte die bisherigen Forschungsergebnisse ihres Teams auf der ?Origins2011 conference? in Montpellier, darüber berichtet das Wissenschaftsmagazin ?Nature? auf seiner Homepage.
?Nature?, doi:10.1038/news.2011.397 wissenschaft.de ? Martin Vieweg
