Die Studie stellt die Annahme in Frage, dass ein höherer Sauerstoffgehalt zum Wachstum mehrzelliger Organismen in den Ozeanen der Erde führte

Sauerstoff katalysierte nicht das schnelle Aufblühen der ersten mehrzelligen Organismen auf der Erde. Die Ergebnisse einer neuen Studie widerlegen eine 70 Jahre alte Annahme darüber, was vor Hunderten von Millionen Jahren eine Explosion der Meeresfauna verursacht hat.

Vor 685 bis 800 Millionen Jahren tauchten in allen Ozeanen der Erde mehrzellige Organismen auf, während der sogenannten Avalon-Explosion, einer Vorläuferzeit der bekannteren kambrischen Explosion. In dieser Zeit ersetzten Meeresschwämme und andere bizarre vielzellige Organismen kleine einzellige Amöben, Algen und Bakterien, die bis dahin mehr als zwei Milliarden Jahre lang die Herrschaft über den Planeten innehatten.

Bisher glaubte man, dass ein erhöhter Sauerstoffgehalt die evolutionäre Entstehung fortschrittlicherer Meeresorganismen auslöste. Dies wird von Forschern der Universität Kopenhagen widerlegt, die unter anderem mit Kollegen vom Woods Hole Oceanographic Institute, der University of Southern Denmark und der Universität Lund zusammenarbeiten.

Durch die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung alter Gesteinsproben aus einem omanischen Gebirge konnten die Forscher die Sauerstoffkonzentrationen in den Weltmeeren ab dem Zeitpunkt des Auftauchens dieser vielzelligen Organismen „messen“. Entgegen allen Erwartungen zeigt das Ergebnis, dass die Sauerstoffkonzentration auf der Erde nicht gestiegen ist. Tatsächlich blieben die Werte fünf- bis zehnmal niedriger als heute, was ungefähr der Sauerstoffmenge entspricht, die auf der doppelten Höhe des Mount Everest vorhanden ist.

Der Artikel wird in der Zeitschrift veröffentlicht Geobiologie.

„Unsere Messungen liefern ein gutes Bild davon, wie hoch die durchschnittliche Sauerstoffkonzentration in den Weltmeeren zu dieser Zeit war. Und es ist für uns offensichtlich, dass es keinen größeren Anstieg der Sauerstoffmenge gab, als sich eine fortgeschrittenere Fauna zu entwickeln begann und die Erde dominierte. Tatsächlich.“ „Es gab einen leichten Rückgang“, sagt Associate Professor Christian J. Bjerrum, der seit 20 Jahren die Bedingungen rund um die Entstehung des Lebens quantifiziert.

Überarbeitung unseres Verständnisses der Ursprünge des Lebens

Das neue Ergebnis beendet eine 70-jährige Forschungsgeschichte, die die zentrale Bedeutung höherer Sauerstoffkonzentrationen für die Entwicklung fortgeschritteneren Lebens auf unserem Planeten hervorhebt.

„Die Tatsache, dass wir jetzt mit hoher Sicherheit wissen, dass Sauerstoff die Entwicklung des Lebens auf der Erde nicht kontrollierte, liefert uns eine völlig neue Geschichte darüber, wie Leben entstand und welche Faktoren diesen Erfolg steuerten“, sagt der Forscher und fügt hinzu: „Konkret bedeutet das, dass wir viele Dinge überdenken müssen, von denen wir in unserer Kindheit geglaubt haben, dass sie wahr sind. Und Lehrbücher müssen überarbeitet und neu geschrieben werden.“

Es gibt noch viel, was die Forscher nicht wissen, und es gibt eine Fülle von Kontroversen. Daher hofft Bjerrum, dass das neue Ergebnis andere Forscher auf der ganzen Welt dazu anregen kann, ihre bisherigen Ergebnisse und Daten in einem neuen Licht zu überdenken.

„Es gibt viele Forschungsabteilungen auf der ganzen Welt, auch in den Vereinigten Staaten und China, die umfangreiche Forschung zu diesem Thema betrieben haben, deren frühere Ergebnisse wichtige neue Details ans Licht bringen könnten, wenn sie auf der Grundlage interpretiert werden, dass Sauerstoff die Entwicklung nicht vorangetrieben hat.“ Leben“, sagt er.

Der Mangel an Sauerstoff könnte die Entwicklung begünstigt haben

Was löste also die Explosion des Lebens in dieser Ära aus, wenn nicht zusätzlicher Sauerstoff? Vielleicht genau das Gegenteil, erklärt Bjerrum.

„Es ist interessant, dass die Explosion mehrzelliger Organismen zu einer Zeit mit geringen Konzentrationen an atmosphärischem und ozeanischem Sauerstoff stattfindet. Das deutet darauf hin, dass Organismen von niedrigeren Sauerstoffwerten profitierten und sich in Ruhe entwickeln konnten, da die Wasserchemie ihre Stammzellen auf natürliche Weise schützte.“ “ er sagt.

Nach Angaben des Forschers wurde das gleiche Phänomen in der Krebsforschung an Stammzellen von Menschen und anderen Tieren untersucht. Hier beobachteten Kollegen der Universität Lund, dass ein niedriger Sauerstoffgehalt entscheidend dafür ist, Stammzellen unter Kontrolle zu halten, bis ein Organismus entscheidet, dass sich die Zelle zu einem bestimmten Zelltyp, beispielsweise einer Muskelzelle, entwickeln soll.

„Wir wissen, dass Tiere und Menschen in der Lage sein müssen, niedrige Sauerstoffkonzentrationen aufrechtzuerhalten, um ihre Stammzellen zu kontrollieren und sich dadurch langsam und nachhaltig zu entwickeln. Bei zu viel Sauerstoff entwickeln sich die Zellen und im schlimmsten Fall mutieren wild und sterben. Es ist alles andere als unvorstellbar, dass dieser Mechanismus damals angewendet wurde“, schließt Bjerrum.

Fossilien aus Oman

In der neuen Studie analysierten die Forscher Gesteinsproben unter anderem aus den Oman-Bergen im Norden Omans. Obwohl die Berge heute ziemlich hoch und sehr trocken waren, lagen sie während der Avalon-Explosion, die die Artenvielfalt der Organismen rasch erblühen ließ, auf dem Meeresboden.

Die Forscher haben ihre Ergebnisse in Fossilien aus drei verschiedenen Gebirgsketten auf der ganzen Welt bestätigt: den Oman-Bergen (Oman), den Mackenzie-Bergen (Nordwestkanada) und der Jangtse-Schluchten-Region in Südchina.

Mit der Zeit werden Ton und Sand vom Land ins Meer gespült, wo sie sich in Schichten auf dem Meeresboden ablagern. Indem Forscher diese Schichten durchforsten und ihre chemische Zusammensetzung untersuchen, können sie sich ein Bild von der Chemie der Ozeane zu einem bestimmten geologischen Zeitpunkt machen.

Die Analysen wurden mit in den Bergen gefundenen Thallium- und Uranisotopen durchgeführt, aus denen die Forscher Daten extrahieren und so den Sauerstoffgehalt vor vielen hundert Millionen Jahren berechnen konnten.