Ursprüngliche Steroide lösen sich lange auf

Verbindungen aus der Zeit vor 1,6 Milliarden Jahren offenbaren einen mikrobiellen Übergang, der den Grundstein für einen Großteil des heutigen Lebens auf der Erde legte.

In 1,6 Milliarden Jahre altem Gestein entdeckte Steroide könnten Wissenschaftlern dabei helfen, ein seit langem bestehendes Rätsel über die Entwicklung einzelligen Lebens zu lösen.

Diese Verbindungen werden von eukaryotischen Organismen produziert, die sich dadurch auszeichnen, dass sie Zellen mit Kernen und inneren Organellen haben, die durch Membranen verbunden sind. Moderne Eukaryoten umfassen Pflanzen, Pilze und Tiere. Im Gegensatz dazu fehlen Prokaryoten – Bakterien und Archaeen – diese Merkmale. Basierend auf molekularen Daten wissen Forscher, dass sich einzellige Eukaryoten erstmals vor mindestens 2 Milliarden Jahren entwickelten, es gibt jedoch nur sehr wenige Fossilien über ihre frühesten Tage.

Besonders verblüffend ist, dass die Steroide, die die Eukaryoten als Teil ihrer Membranen produzieren, erst vor etwa 800 Millionen Jahren im Fossilienbestand auftauchen. Der letzte gemeinsame Vorfahr der modernen Eukaryoten, einschließlich der heutigen Menschen, lebte vor etwa 1,2 Milliarden Jahren und muss diese Steroide produziert haben, was zu Verwirrung darüber führte, warum sie nicht in alten Gesteinen auftauchten.

Jetzt haben Forscher herausgefunden, dass sie nach dem Falschen gesucht haben. Anstatt nach modern aussehenden Steroidverbindungen zu suchen, entdeckten sie Vorläufer aus früheren Schritten im Stoffwechsel der Mikroben. Das Team veröffentlichte seine Ergebnisse am Mittwoch (7. Juni) in der Fachzeitschrift Nature.

„Es ist, als würde man jeden Tag an etwas Offensichtlichem vorbeigehen, es aber nicht ‚sehen‘“, sagte der Erstautor der Studie, Jochen Brocks, Professor an der Research School of Earth Sciences der Australian National University, gegenüber WordsSideKick.com. „Aber wenn man weiß, wie es aussieht, sieht man es plötzlich überall.“

Nachdem die Forscher herausgefunden hatten, nach welchen Molekülen sie suchen mussten, fanden sie sie überall in Sedimentgesteinen aus der Zeit vor 1 bis 1,6 Milliarden Jahren. Das verändere das Bild dessen, was Forscher über die ursprüngliche Häufigkeit der Eukaryoten glaubten, sagte Brocks.

„Wir dachten bisher, dass es Eukaryoten entweder nur in sehr geringer Häufigkeit gibt oder dass sie auf Randgebiete beschränkt sind, in denen wir keine molekularen Fossilien finden können“, sagte er. „Es scheint nun, dass es auch im offenen Meereslebensraum recht viele Urformen geben könnte.“

Die Verbindungen wurden ursprünglich in Gesteinen gefunden, die sich am Grund des alten Ozeans bildeten und heute an Land im australischen Northern Territory freigelegt sind. Als die Forscher ihre Suche jedoch auf milliarden Jahre alte Gesteine ​​auf der ganzen Welt ausweiteten, fanden sie Spuren von Steroiden in alten Wasserstraßen auf der ganzen Welt, darunter in Westafrika, Skandinavien und China.

Die ältesten Proben sind 1,64 Milliarden Jahre alt; Wissenschaftler müssen noch ältere Gesteine ​​finden, die für eine Analyse gut genug erhalten sind. Laut Brocks gibt es auch eine Lücke in den Aufzeichnungen aus der Zeit vor 1 bis 800 Millionen Jahren, da aus dieser Zeit nur noch wenige Meeresgesteine ​​existieren. Diese Zeit stehe jedoch genau an der Schwelle zur Entstehung moderner Eukaryoten, sagte er, daher sei es wichtig, diese Lücken zu schließen.

Die neue Studie sei ein „bedeutender Schritt“ bei der Ergänzung der fehlenden Daten zu frühen Eukaryoten, sagte Laura Katz, eine Biologin am Smith College, die die Evolution von Eukaryoten untersucht, aber nicht an der neuen Studie beteiligt war.

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„Diese Arbeit hilft uns, diese frühen Eukaryoten zu verstehen und zu verstehen, wie frühe Eukaryoten ausgesehen haben könnten“, sagte Katz.

Diese Organismen entwickelten sich in einer ganz anderen Umgebung als heute, sagte Andrew Roger, ein Molekularbiologe an der Dalhousie University in Kanada, der nicht an der Forschung beteiligt war, gegenüber WordsSideKick.com. Die Erdatmosphäre enthielt bis vor 2,4 Milliarden Jahren keinen nennenswerten Sauerstoffgehalt und erreichte erst vor 650 Millionen Jahren den heutigen Sauerstoffgehalt, sagte Roger.

Der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre könnte eine Rolle beim Zeitpunkt der Eukaryotenentwicklung gespielt haben, da die meisten Eukaryoten Sauerstoff in ihrem Stoffwechsel verwenden, sagte er. Es sei sogar möglich, dass neu entwickelte Steroide es diesen frühen Eukaryoten ermöglichten, in neue, sauerstoffreiche Umgebungen vorzudringen, sagte Katz.

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Stephanie Pappas ist Autorin für Live Science und behandelt Themen von Geowissenschaften über Archäologie bis hin zum menschlichen Gehirn und Verhalten. Zuvor war sie leitende Autorin für Live Science, heute ist sie freiberuflich in Denver, Colorado tätig und schreibt regelmäßig Beiträge für Scientific American und The Monitor, das Monatsmagazin der American Psychological Association. Stephanie erhielt einen Bachelor-Abschluss in Psychologie von der University of South Carolina und ein Abschlusszeugnis in Wissenschaftskommunikation von der University of California, Santa Cruz.

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