Winzige Gewächse – eine Milliarde Jahre alt: Forscher haben die bisher ältesten bekannten Fossilien von Grünalgen entdeckt. Gängigen Annahmen zufolge entwickelten sich aus Vertretern dieser Organismen vor etwa 450 Millionen Jahren die Pioniere der Landpflanzen. Wie aus der Datierung der Funde hervorgeht, brauchte die Evolution allerdings noch einige Zeit für diesen Schritt: Die Grünalgen wuchsen offenbar schon lange am Grund flacher Meeresgebiete, bis schließlich die ersten Formen entstanden, die an Land überleben konnten.
Vom Gänseblümchen, über den Weizen bis zum Mammutbaum – Pflanzen prägen unseren Planeten buchstäblich grundlegend: Ihre Fähigkeit, durch Photosynthese chemische Energieträger und Sauerstoff herzustellen, bildet das Fundament der terrestrischen Ökosysteme. Man geht davon aus, dass vor etwa 450 Millionen Jahren die Vorfahren der Landpflanzen erstmals das Wasser verließen und sich auf dem Land ausbreiteten. Paläontologen vermuten, dass diese Pioniere aus aquatischen Gewächsen hervorgegangen sind, die Grünalgen ähnelten, wie sie auch heute noch in vielen Gewässern vorkommen. Denn einige Arten dieser Algen bilden verzweigte Strukturen und weitere Merkmale, die sie mit den höheren Pflanzen teilen.
Was wuchs vor dem Landgang im Meer?
Aus den Nachfahren der ersten Land-Pioniere entwickelten sich der Theorie zufolge dann immer größere und komplexere Formen, die schließlich die irdische Vegetation bildeten. Wie unser Planet bewaldete und buchstäblich erblühte, ist durch Fossilfunde vergleichsweise gut dokumentiert. Über die Ursprünge der aquatischen Ahnen der Landpflanzen ist hingegen wenig bekannt. Bisher stammen die ältesten bekannten Spuren von Grünalgen aus 800 Millionen Jahre alten Gesteinen. Die Entdeckung der Forscher um Qing Tang vom Virginia Polytechnic Institute in Blacksburg zeigt nun allerdings, dass die Entwicklungsgeschichte der vielzelligen Grünalgen schon deutlich früher begonnen hatte.
Die Mikrofossilien stammen von einem Fundort in der nordchinesischen Provinz Liaoning. Vor Urzeiten befand sich dort ein flaches Meer, dessen Boden offenbar von grünem Flaum bedeckt war, wie aus den Untersuchungen hervorgeht. Es war ein Glücksfall, dass die Forscher die Fossilien entdeckten, denn sie sind mit einer Länge von nur etwa zwei Millimetern kaum zu erkennen. Der Paläontologe Tang wurde auf sie aufmerksam, als er Öl auf die Gesteine tropfte, um den Kontrast zu erhöhen. „Ich war sehr aufgeregt, als ich diese Strukturen sah, denn ich wusste sofort, dass ich in diesem uralten Gestein etwas Bedeutendes entdeckt habe“, sagt Tang.
Spuren grünen Flaums am Meeresgrund
Die mikroskopischen Untersuchungen der Fossilien zeigten dann: Diese Organismen waren verzweigt, besaßen spezialisierte Zellen und wuchsen aufrecht. “Aus diesen Merkmalen geht hervor, dass es sich um Überreste grüner Algen handelt, die eine komplexe Mehrzelligkeit aufwiesen“, sagt Tang. Sein Kollege Shuhai Xiao ergänzt: “Es gibt auch heute noch eine Gruppe von Grünalgen, deren Vertreter diesen Fossilien in Form und Größe entsprechen“. Die Wissenschaftler gaben der neuentdeckten Ur-Grünalge nun den Namen Proterocladus antiquus. Wahrscheinlich waren diese urzeitlichen Gewächse mit den späteren Pionieren der Landpflanzen verwandt, sagen Xiao und seine Kollegen.
Wie aus den Datierungen hervorgeht, ließ Proterocladus den Meeresboden allerdings schon vor etwa einer Milliarde Jahre ergrünen. “Unsere Studie zeigt, dass es komplexe Grünalgen bereits etwa 200 Millionen Jahre früher gab, als es bisher bekannt war. Sie spielten offenbar schon lange eine wichtige Rolle in den Ozeanen, bevor ihre Nachfahren aus dem Wasser sprießten und sich schließlich auf dem Land ausbreiteten”, sagt Xiao.
Die Forscher betonen abschließend, dass es noch viele offene Fragen zur Urgeschichte der pflanzlichen Evolution gibt. Unter Paläontologen wird demnach auch noch immer debattiert, welche Gewächse überhaupt am Anfang der Entwicklungsgeschichte gestanden haben: “Nicht alle Wissenschaftler sind sich mit uns einig: Einige glauben, dass die Urformen in Flüssen und Seen entstanden sind und erst später die Meere und schließlich das Land eroberten”, so Xiao. Er und seine Kollegen sehen allerdings in den marinen Grünalgen die Urform: “Die von uns entdecken Fossilien sind mit den Vorfahren aller modernen Landpflanzen verwandt, die heute unsere Welt prägen”, ist Xiao überzeugt.
Quelle: Virginia Tech, Fachartikel: Nature Ecology & Evolution, doi: 10.1038/s41559-020-1122-9
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