🫧 Das Leben atmete bereits, bevor Sauerstoff in der Atmosph�re vorhanden war

Vor zwei Milliarden Jahren war die Erde frei von atmosph�rischem Sauerstoff. Tats�chlich trat freier Sauerstoff, wie wir ihn heute atmen, erst zu einem Zeitpunkt nachhaltig in Erscheinung, der als Gro�e Sauerstoffkatastrophe bezeichnet wird.

Ein Team des MIT hat den Ursprung einer f�r die Atmung essentiellen Verbindung untersucht, eines Enzyms, das in der Mehrzahl der sauerstoffnutzenden Lebewesen vorkommt. Ihre Arbeit, ver�ffentlicht in Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, zeigt, dass dieses Enzym bereits im Mesoarchaikum existierte, einer �ra, die zwischen 3,2 und 2,8 Milliarden Jahren vor unserer Zeitrechnung liegt. Diese Zeit liegt mehrere hundert Millionen Jahre vor dem Moment, in dem sich Sauerstoff in der Luft ansammelte, und platziert damit das Auftreten dieses biologischen Mechanismus wesentlich fr�her als angenommen.


W�hrend dieser fernen Epoche waren die Hauptproduzenten von Sauerstoff Cyanobakterien, Mikroben, die zur Photosynthese f�hig sind. Ihr Auftreten wird auf etwa 2,9 Milliarden Jahre zur�ckdatiert, lange vor der Gro�en Sauerstoffkatastrophe. Sie konnten also �ber einen sehr langen Zeitraum Sauerstoff freisetzen, ohne dass dieser sich nennenswert ansammelte. Lange Zeit gingen Wissenschaftler davon aus, dass chemische Reaktionen mit Gesteinen den gr��ten Teil dieses Gases aufnahmen. Die neue Studie stellt eine zus�tzliche Idee in den Raum: Das Leben selbst k�nnte diesen entstehenden Sauerstoff verbraucht haben.

Um zu dieser Erkenntnis zu gelangen, analysierten die Forscher die Evolution des Enzyms im Laufe der Zeit. Sie untersuchten seine genetische Sequenz bei mehreren tausend modernen Arten und platzierten diese Informationen in den Stammbaum des Lebens. Durch den Abgleich dieser Daten mit den bekannten Daten bestimmter fossiler Arten konnten sie absch�tzen, in welcher Periode das Enzym aufgetreten war. Ihr Modell deutet darauf hin, dass diese F�higkeit, Sauerstoff zu verarbeiten, kurz nach dem Auftreten der Cyanobakterien entstand.


Diesem Szenario zufolge h�tten Organismen, die in der N�he von Cyanobakterien lebten, sich schnell weiterentwickelt, um die geringen produzierten Sauerstoffmengen aufzunehmen und zu nutzen. Indem sie ihn verbrauchten, h�tten diese ersten atmenden Wesen dazu beigetragen, seine Ansammlung in der Atmosph�re um Hunderte von Millionen Jahren zu verz�gern. Diese Dynamik w�rde teilweise die lange Verz�gerung zwischen der anf�nglichen Sauerstoffproduktion und dem Zeitpunkt erkl�ren, an dem er zu einer stabilen Komponente der Luft wurde. Das Ganze zeigt einmal mehr die schnelle Anpassungsf�higkeit des Lebens an neue Energiequellen.

Die Forscher des MIT und der University of Oregon, die diese Studie durchgef�hrt haben, weisen darauf hin, dass diese Ergebnisse unsere Wahrnehmung der aeroben Atmung ver�ndern. Es handelt sich demnach nicht mehr um eine Innovation, die erst auftrat, nachdem die Atmosph�re sauerstoffreich geworden war. Im Gegenteil, einige Lebewesen hatten diese F�higkeit bereits entwickelt, als die globalen Bedingungen daf�r noch nicht gegeben waren.

Letztlich erweist sich die Geschichte des Sauerstoffs auf der Erde als anders. Sein dauerhaftes Vorhandensein in der Luft resultiert aus einem Gleichgewicht zwischen seiner Produktion durch Organismen wie Cyanobakterien und seinem Verbrauch durch andere Lebensformen oder durch Gesteine. Diese j�ngsten Arbeiten zeigen, dass die aerobe Atmung eine extrem alte Erfindung ist. Sie hat wahrscheinlich zur Diversifizierung des Lebens beigetragen, lange bevor es sich in der Atmosph�re ansammelte.