🪐 Auf der Suche nach den ersten Lebensspuren im Sonnensystem

Unter den Gesteinen Australiens enthüllen 3,45 Milliarden Jahre alte mikrofossile Strukturen, wie das primitivste Leben in einer sauerstoff- und lichtfreien Umgebung ausgesehen haben könnte. Eine Studie eines Wissenschaftlerteams des CNRS und der Universität Newcastle im Vereinigten Königreich wirft nun neues Licht auf die Suche nach Spuren primitiven Lebens nicht nur auf der Erde, sondern vielleicht auch in ähnlichen Umgebungen anderswo im Sonnensystem.

Auf der Erde entstand das Leben sehr früh, zu einer Zeit, als unser Planet nur eine heiße, von ultravioletter Strahlung bombardierte Welt war. Diese Bedingungen, die zweifellos auch auf anderen Gesteinsplaneten wie dem Mars vorkamen, könnten die Entstehung einfacher Lebensformen begünstigt haben: Mikroben, die sich ausschließlich von mineralischer Materie ernährten und ihre Energie aus deren Oxidation bezogen.


Vor diesem Hintergrund hat ein Team des Centre de biophysique moléculaire in Orléans (CNRS) in Zusammenarbeit mit der Universität Newcastle einen ikonischen und sehr gut erhaltenen Standort im Nordwesten Australiens neu untersucht: den Kitty's Gap Chert, der in 3,45 Milliarden Jahre alten küstennahen vulkanischen Sedimenten gebildet wurde.

Bei der Analyse dieser Gesteine entdeckten die Wissenschaftler winzige sphärische Strukturen von kaum einem Mikrometer, die mit organischen Molekülen assoziiert waren, die Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Silizium enthielten. Diese chemischen Signaturen und ihre Anordnung um vulkanische Partikel herum erinnern an die von Kolonien lithotropher Mikroben, die in der Lage sind, die notwendigen Nährstoffe und ihre Energie aus der Oxidation von mineralischem vulkanischem Material zu beziehen. Alles deutet darauf hin, dass diese fossilisierten Zellen die ältesten bekannten mikrobiellen Zellen auf der Erde darstellen.

Seit dem Jahr 2000 untersucht das Team diese fossilen Bakterien, musste jedoch auf die Entwicklung eines ausreichend empfindlichen Instruments warten, um in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Ionoptika bei Southampton die minimalen und stark abgebauten Mengen an organischem Material, die direkt mit den fossilen Strukturen verbunden sind, vor Ort analysieren zu können.


Die Wissenschaftler kombinierten dafür die Abbildung mittels Rasterelektronenmikroskopie mit der Cluster-Sekundärionen-Massenspektrometrie (Cluster-SIMS), einer Methode, die Spuren von Elementen oder Molekülen an der Oberfläche durch Ionenbeschuss detektiert. Es wurden molekulare Fragmente gefunden, die die für das Leben auf der Erde essentiellen Elemente C, H, N und O enthalten, sowie eine Wiederholung einer bestimmten Anzahl von Kohlenstoffatomen, die auf Überreste organischer Materie aus lebenden Organismen hindeuten.

Darüber hinaus zeigt die Tatsache, dass einige dieser Moleküle an Silizium gebunden sind, dass die biologischen Strukturen in situ durch Kieselsäure (SiO₂) fossilisiert wurden, was für Lebewesen in jener fernen Zeit normal war und die Möglichkeit einer späteren Kontamination ausschließt. So vergingen 25 Jahre zwischen der ersten Interpretation dieser Fossilien und dem endgültigen Nachweis ihrer Biogenität.

Ein solcher Fortschritt hat Auswirkungen weit über unseren Planeten hinaus. Wenn das Leben in diesen primitiven vulkanischen Umgebungen gedeihen konnte, hätte es auch auf dem Mars oder den eisigen Monden des Jupiter und Saturn entstehen können. Aber solche diskreten und vergrabenen Lebensformen zu identifizieren, bleibt eine Herausforderung. Die neue Studie von Kitty's Gap liefert somit eine wertvolle Anleitung für die Interpretation der Marsproben, die Missionen wie Perseverance eines Tages zurückbringen werden, und wer weiß, vielleicht werden wir entdecken, dass das Leben auch anderswo aus Gestein und Wasser entstanden ist.

Redakteur: AVR