Studie zu molekularen Fossilien gibt Aufschluss über veränderte Ernährungsstrategien im antiken Leben

Paläontologen erhalten anhand chemischer Spuren in alten Gesteinen und der Genetik lebender Tiere einen Einblick in das Leben vor über einer Milliarde Jahren. Forschung veröffentlicht In Naturkommunikation kombiniert Geologie und Genetik und zeigt, wie Veränderungen in der frühen Erde zu einer Veränderung der Ernährungsweise von Tieren führten.

David Gold, außerordentlicher Professor am Department of Earth and Planetary Sciences der University of California, Davis, arbeitet auf dem neuen Gebiet der molekularen Paläontologie und nutzt geologische und biologische Werkzeuge, um die Entwicklung des Lebens zu untersuchen. Mit neuer Technologie ist es möglich, chemische Spuren von Leben aus alten Gesteinen zu gewinnen, in denen tierische Fossilien rar sind.

Insbesondere Lipide können Hunderte Millionen Jahre in Gesteinen überleben. In bis zu 1,6 Milliarden Jahre alten Gesteinen wurden Spuren von Sterollipiden gefunden, die aus Zellmembranen stammen. Derzeit verwenden die meisten Tiere Cholesterin – Sterole mit 27 Kohlenstoffatomen (C27) – in ihren Zellmembranen. Im Gegensatz dazu verwenden Pilze typischerweise C28-Sterine, während Pflanzen und Grünalgen C29-Sterine produzieren. Die Sterole C28 und C29 werden auch als Phytosterine bezeichnet.

C27-Sterine wurden in 850 Millionen Jahre alten Gesteinen gefunden, während C28- und C29-Spuren etwa 200 Millionen Jahre später auftauchen. Es wird angenommen, dass dies die zunehmende Vielfalt des Lebens zu dieser Zeit und die Entwicklung der ersten Pilze und Grünalgen widerspiegelt.

Ohne echte Fossilien ist es schwer, viel über die Tiere oder Pflanzen zu sagen, von denen diese Sterole stammen. Eine genetische Analyse von Gold und Kollegen bringt jedoch Licht ins Dunkel.

Mach es nicht, iss es

Die meisten Tiere sind nicht in der Lage, Phytosterine selbst herzustellen, sie können sie jedoch durch den Verzehr von Pflanzen oder Pilzen aufnehmen. Kürzlich wurde entdeckt, dass Ringelwürmer (segmentierte Würmer, eine Gruppe, zu der auch der gewöhnliche Regenwurm gehört) ein Gen namens SMT besitzen, das für die Herstellung längerkettiger Sterole erforderlich ist. Durch die Untersuchung von SMT-Genen verschiedener Tiere erstellten Gold und Kollegen einen Stammbaum für SMT, zunächst innerhalb der Ringelwürmer und dann im gesamten Tierleben im Allgemeinen.

Sie fanden heraus, dass das Gen sehr weit zurück in der Evolution der ersten Tiere entstand und dann etwa zur gleichen Zeit, als Phytosterole in den Gesteinsaufzeichnungen auftauchten, schnelle Veränderungen durchlief. Anschließend verloren die meisten Tierlinien das SMT-Gen.

„Unsere Interpretation ist, dass diese molekularen Phytosterolfossilien das Aufkommen von Algen in alten Ozeanen dokumentieren und dass Tiere die Phytosterinproduktion aufgegeben haben, als sie es leicht aus dieser immer häufiger vorkommenden Nahrungsquelle beziehen konnten“, sagte Gold. „Wenn wir Recht haben, dann zeugt die Geschichte des SMT-Gens von einer Veränderung der Tierfütterungsstrategien zu Beginn ihrer Entwicklung.“

Mehr Informationen:
T. Brunoir et al.: Gemeinsamer Ursprung der Sterolbiosynthese weist auf eine Verschiebung der Fütterungsstrategie bei neoproterozoischen Tieren hin, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43545-z

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