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Fossilien

Fossile Vorläufer der ersten Tiere

| Redakteur: Doris Popp

570 Millionen Jahre alter vielzelliger Sporenkörper während der Zell- und Zellkernteilung. (Bild: Stefan Bengtson, Swedish Museum of Natural History)
570 Millionen Jahre alter vielzelliger Sporenkörper während der Zell- und Zellkernteilung. (Bild: Stefan Bengtson, Swedish Museum of Natural History)

Einzellige Organismen, die vor über einer halben Milliarde Jahre gelebt haben und deren Fossilien in China gefunden wurden, sind wohl die unmittelbaren Vorläufer der frühesten Tiere. Eine internationale Forschergruppe hat die Fossilien mithilfe der Synchrotron-Lichtquelle Schweiz des Paul Scherrer Instituts untersucht.

Villigen/Schweiz – Alles Leben auf der Erde ist aus einem gemeinsamen einzelligen Vorfahren entstanden. Zu verschiedenen Zeiten in der Erdgeschichte taten sich Einzeller zusammen, um zu Vielzellern zu werden und so beispielsweise die Grundlage für die unüberschaubare Vielfalt der Tiere zu schaffen. Leider sind diese einschneidenden evolutionären Schritte kaum durch Fossilien belegt. Die Fossilien bewahren verschiedene Stufen im Lebenszyklus eines amöbenähnlichen Organismus, der sich in einem ungeschlechtlichen Vorgang teilt, sodass zunächst zwei, dann vier, acht, sechzehn usw. Zellen entstehen. Am Ende entstehen Hunderttausende sporenartige Zellen, die freigesetzt werden und den Zyklus neu beginnen lassen können. Die Art der Zellteilung erinnert so stark an tierische und menschliche Embryonalentwicklung, dass man diese Organismen bislang für die Embryonen frühester Tiere gehalten hat.

Die Forschenden haben die mikroskopisch kleinen Fossilien mit hochenergetischem Röntgenlicht aus der Synchrotron Lichtquelle Schweiz des Paul Scherrer Instituts untersucht. Dabei wurde die Anordnung der Zellen innerhalb der umgebenden Schutzhülle sichtbar. Eigentlich hätten diese Organismen gar nicht zu Fossilien werden dürfen – es handelte sich ja eigentlich nur um zähflüssige Zellansammlungen. Da sie aber in Sedimenten vergraben waren, die reich an Phosphat sind, konnte dieses in die Zellwände eindringen und sie zu Stein werden lassen. Dazu Therese Huldtgren von der Abteilung für Paläozoologie des Schwedischen Museums für Naturkunde und der Universität Stockholm: „Die Fossilien sind faszinierend – sogar die Zellkerne sind erhalten.“

John Cunningham, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fakultät für Erdwissenschaften (School of Earth Sciences) der University of Bristols, sagt: „Wir haben einen Teilchenbeschleuniger, die Synchrotronlichtquelle SLS, für unsere Untersuchungen genutzt. Damit konnten wir ein perfektes Computermodell des Fossils erstellen, das wir in beliebiger Weise virtuell aufschneiden konnten – ohne das wirkliche Fossil zu beschädigen. Anders hätten wir diese Fossilien gar nicht untersuchen können.“

Mit der Methode der Röntgentomografie konnte bewiesen werden, dass die Fossilien Eigenschaften aufweisen, die mehrzellige Embryonen nicht haben. Das hat die Forschenden darauf gebracht, dass diese Fossilien keine Tiere und keine Embryonen waren, sondern vielmehr Sporenkörper einzelliger Vorfahren der Tiere. Philip Donghue von der Fakultät für Erdwissenschaften (School of Earth Sciences) an der University of Bristol, Großbritannien fügt hinzu: „Die Ergebnisse haben uns sehr überrascht – wir waren lange überzeugt, dass diese Fossilien Embryonen frühester Tiere waren. Vieles von dem, was in den vergangenen zehn Jahren über diese Fossilien geschrieben worden ist, ist einfach falsch. Unsere Kollegen werden nicht erfreut sein.“

Die Forschungsarbeit wurde vom Britischen Forschungsrat für Umweltforschung, dem Schwedischen Forschungsrat, dem Paul Scherrer Institut, dem chinesischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie, der chinesischen Stiftung für Naturwissenschaft und dem 7. EU-Rahmenprogramm finanziert.

Originalpublikation: Fossilized nuclei and germination structures identify Ediacaran “animal embryos” as encysting protists. T. Huldtgren, J. A. Cunningham, C. Yin, M. Stampanoni, F. Marone, P. C. J. Donoghue, and S. Bengtson, Science 334 (23. Dezember 2011)

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