Paläontologen gewinnen anhand chemischer Spuren in alten Gesteinen und der Genetik lebender Tiere einen Einblick in das Leben vor einer Milliarde Jahren. Die Studie wurde am 1. Dezember 2023 im Journal Nature Communications/i> veröffentlicht und kombiniert die Fachbereiche Geologie und Genetik, um zu zeigen, wie Veränderungen auf der jungen Erde eine Verschiebung der Ernährungsweise von Tieren auslösten.
David Gold, außerordentlicher Professor am Department of Earth and Planetary Sciences der University of California in Davis, arbeitet im neuen Gebiet der Molekularpaläontologie und nutzt die Hilfsmittel aus Geologie und Biologie zur Erforschung der Evolution des Lebens. Mit den neuen Technologien ist es möglich, chemische Spuren des Lebens aus alten Gesteinen zu extrahieren, wo tierische Fossilien selten zu finden sind.
Insbesondere Lipide können in Gestein hunderte Millionen Jahre überdauern. Spuren von Sterinlipiden, welche aus Zellmembranen stammen, wurden in bis zu 1,6 Milliarden Jahre alten Gesteinen gefunden. Heute nutzen die meisten Tiere Cholesterine (Sterine mit 27 Kohlenstoffatomen, C27) in ihren Zellmembranen. Im Gegensatz dazu verwenden Pilze üblicherweise C28-Sterine, während Pflanzen und Grünalgen C29-Sterine produzieren. Die C28- und C29-Sterine sind auch als Phytosterine bekannt.
C27-Sterine wurden in 850 Millionen Jahre altem Gestein gefunden, wohingegen C28- und C29-Spuren 200 Millionen Jahre später erscheinen. Man vermutet, dass dies die wachsende Diversität des Lebens zu dieser Zeit und die Entwicklung der ersten Pilze und Grünalgen widerspiegelt.
Ohne echte Fossilien ist es schwer, mehr über die Tiere oder Pflanzen zu sagen, von denen diese Sterine stammen. Aber eine genetische Analyse von Gold und seinen Kollegen wirft etwas Licht darauf.
Nicht selbst produzieren, sondern fressen
Die meisten Tiere sind nicht in der Lage, Phytosterine selbst zu produzieren, aber sie können sie durch das Fressen von Pflanzen oder Pilzen aufnehmen. Kürzlich wurde entdeckt, dass Anneliden (Ringelwürmer – eine Gruppe, zu der auch der Regenwurm gehört) ein Gen namens smt besitzen, das für die Produktion langkettiger Sterine erforderlich ist. Durch die Betrachtung von smt-Genen in anderen Tieren erstellten Gold und seine Kollegen einen Familienbaum für das smt--Gen, zunächst innerhalb der Ringelwürmer, dann für das tierische Leben allgemein.
Die Forscher stellten fest, dass das Gen seinen Ursprung sehr früh in der Evolution der ersten Tiere hat und dann schnelle Veränderungen erfuhr zu der Zeit, als Phytosterine in den Gesteinsaufzeichnungen erschienen. Nachfolgend verloren die meisten tierischen Abstammungslinien das smt-Gen.
“Unsere Interpretation besagt, dass diese molekularen Phytosterinfossilien den Aufstieg der Algen in den jungen Ozeanen aufzeichnen und dass Tiere die Fähigkeit zur Phytosterinherstellung verloren, als sie es leicht durch diese zunehmend häufigere Nahrungsquelle erlangen konnten”, sagte Gold. “Wenn wir recht haben, dann zeichnet die Geschichte des smt-Gens einen Wandel der tierischen Ernährungsweisen früh in ihrer Entwicklung auf.”
Die anderen Co-Autoren der Studie sind: Tessa Brunoir und Chris Mulligan (UC Davis); Ainara Sistiaga (University of Copenhagen), K.M. Vuu und Patrick Shih (Joint Bioenergy Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory), Shane O’Reilly (Atlantic Technological University, Sligo, Irland), Roger Summons (Massachusetts Institute of Technology). Die Arbeit wurde teilweise durch Fördermittel der National Science Foundation unterstützt.
(THK)
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