Evolution: Verräterische Fettflecken: Älteste Tiere der Erde identifiziert

Bis zu zwei Meter groß wurden sie, waren aber nur wenige Millimeter dick. Sie lebten fest verankert am Grund des Meeres, ähnelten einer Mischung aus Nacktschnecke und Qualle und wogten mit der Meeresströmung hin und her. Damals, vor 570 Millionen Jahren. Heute gibt es von den „Ediacara“-Organismen nur noch Abdrücke in uralten Gesteinsformationen und seit deren Entdeckung 1946 rätselten Forscher, um welche Lebensform es sich gehandelt haben könnte: Riesige Amöben? Oder Flechten? Oder doch ein Tier? Jochen Brocks und Ilya Bobrovskiy von der Australian National University in Canberra und ihre Kollegen haben das Rätsel nun gelöst, wie sie in der Fachzeitschrift „Science“ schreiben.

Cholesterin als tierischer Marker

Um ein unbekanntes Lebewesen einzuordnen greifen Paläontologen in der Regel auf harte Teile eines Organismus zurück. Ediacara hatten allerdings weder Knochen noch Kalkschalen, die man hätte analysieren können. Auch Erbgut-Analysen helfen nicht weiter, weil DNS-Moleküle so lange Zeit nicht überdauern. Ganz anders sieht es dagegen mit grundlegenden Bausteinen von lebenden Zellen wie dem Cholesterin aus. Das fettartige Molekül ist in allen tierischen Zellen – von der Qualle bis zum Menschen – enthalten, vor allem in der Zellmembran, deren Stabilität es erhöht. Zwar gibt es auch in den Zellwänden von Pilzen und Flechten ein stabilisierendes, cholesterinähnliches Biomolekül, das Ergosterin. Es setzt sich jedoch aus 28 Kohlenstoffatomen zusammen, nicht aus 27 wie das tierische Cholesterin. Aus 29 Kohlenstoff-Atomen bestehen die Stigmasterine, die in den Zellwänden von Pflanzen eine wichtige Rolle spielen. Auch Bakterien stützen ihre Zellwände mit ähnlich aufgebauten Biomolekülen, Hopanoiden, deren Grundstruktur sich jedoch von Cholesterin und Ergosterin unterscheidet.

Weil diese Biomoleküle so wichtig sind, stellen die Organismen sie auch in relativ großen Mengen her. Im Körper eines erwachsenen Menschen finden sich zum Beispiel rund 140 Gramm Cholesterin. Nach dem Tod eines Lebewesens werden Cholesterine, Ergosterine, Stigmasterin und die Hopanoide der Bakterien zwar durchaus verändert, ihre Grundstruktur oder größere Bruchstücke davon aber bleiben – mitunter sehr lange – erhalten. So konnten Jochen Brocks und seine Kollegen die Hopanoide von Cyanobakterien in 2,7 Milliarden Jahre alten Gesteinsschichten in Australien nachweisen. „Mit Hilfe dieser wichtigen Biomoleküle können wir also feststellen, ob ein Fossil wie die Ediacara zu den Bakterien, Flechten oder Tieren gehört“, sagt Jochen Brocks.

Manche Fossilien haben Fettreste bewahrt, andere nicht

Allerdings klappt das nur unter bestimmten Bedingungen. Wird eine Gesteinsschicht mit solchen Fossilien zum Beispiel sehr tief in die Erdkruste verfrachtet, steigen Druck und Temperaturen so stark, dass sich diese Biomoleküle in Erdöl verwandeln. Diese Flüssigkeit kann sich im Gestein verteilen und verändert so die chemische Signatur der dort vorhandenen Fossilien. Obendrein ist Erdöl heutzutage überall in der Umwelt vorhanden. „Vor der Lüftungsanlage unseres Labors hat einmal ein LKW eingeparkt, dessen Abgase angesaugt und in unseren Räumen verteilt wurden“, erzählt Brocks. Um solche Verunreinigungen zu erkennen, untersuchen die Forscher immer auch eine Probe, in der kein Cholesterin vorhanden sein kann. Taucht es dennoch auf, liegt wohl eine Verunreinigung vor.

Im Norden Russlands an der Küste des weißen Meeres sind Edicara-Fossilien vom Typ „Dickinsonia“ in einer Sandsteinschicht zu finden, die nie tiefer als einen Kilometer in der Erdkruste lag und weit genug entfernt von Diesel- oder Benzinmotoren ist. Verunreinigungen sind damit praktisch ausgeschlossen. Zusätzlich verwendete Ilya Bobrovskiy spezielle Geräte, um dort besonders reine Fossilienproben zu sammeln, verpackte sie sofort steril und schickte sie ins Labor nach Canberra zur Untersuchung.

Ediacara-Fossilien enthalten 97 Prozent Cholesterin

„In den Dickinsonia-Fossilien fanden wir etwa 97 Prozent Reste von Cholesterin“, sagt Brocks. In der näheren Umgebung der Fossilien entdecken die Forscher im Gestein dagegen viele Überreste der Stigmasterine der Grünalgen, die damals ebenfalls dort lebten. Damit ist erstmals bewiesen, dass die Dickinsonia-Organismen tatsächlich Tiere waren und nicht etwa Flechten oder Pflanzen. Jochen Brocks und seine Kollegen haben also die mit Abstand ältesten Tiere auf der Erde nachgewiesen.

Ob diese eigentümlichen Lebewesen später ausgestorben sind oder ob Abkömmlinge von ihnen in Form von Quallen, Nacktschnecken oder Würmern überlebt haben, kann bislang niemand sagen. Klar ist nur, dass die evolutiven Wurzeln des Tierreichs bis in diese Zeit zurückreichen. Das zeigen auch die Kimberella-Tiere, die nur zwei Millionen Jahre jünger als Dickinsonia sind und ebenfalls am Weißen Meer und auch in Australien gefunden wurden. „Bei diesen Wesen sind mit einem Maul und Kothäufchen die grundlegenden Merkmale von Tieren wie Fressen und Verdauen erstmals in Fossilien nachgewiesen“, sagt Brocks.