Archaische Lebenswelten – Eine geobiologische Spurensuche vor 3,8 Milliarden Jahren

Prof. Dr. Joachim Reitner,
Universität Göttingen

Das Leben auf der Erde lässt sich auf einen letzten gemeinsamen Vorfahren zurückführen, der vor rund 4 Milliarden Jahren gelebt haben muss. Der nach der Abkürzung seines englischen Namens als LUCA (Last Universal Common Ancestor) bezeichnet wird, ist wahrscheinlich in einem 50 bis 80 Grad Celsius heißen anaeroben Umfeld entstanden. Die nötigen organischen Bestandteile eines Mikroorganismus entstanden schon in der früheren präbiotischen Welt vor 4 Milliarden Jahren. Bestimmte Mineralien und Metalle spielten dabei als Katalysatoren eine zentrale Rolle. Wie sich dann Leben gebildet hat, also ein Organismus, der Stoffwechsel betreibt und sich fortpflanzt, d.h. Information weitergibt, ist noch nicht bekannt.

Vor ca. 3,9 Milliarden Jahren gab es einen letzten Höhepunkt schweren kosmischen Bombardements („Late Heavy Bombardement“) auf der Erde. Damals trafen Objekte mit Durchmessern von mehreren Kilometern die Erde in hoher Frequenz. Mikroorganismen, angepasst an heiße Umgebungen, überlebten wahrscheinlich diese planetare Katastrophe vermutlich in der damaligen basaltischen Erdkruste. Nach diesem Ereignis beruhigte sich das kosmische Geschehen und es gab längere Phasen ökologischer Stabilität und somit eine nachhaltige Entwicklung unterschiedlicher anaerober (ohne freien Sauerstoff) Ökosysteme, die durch die damaligen geologischen Rahmenbedingungen kontrolliert wurden.

Das Besondere des frühen archaischen Zeitalters ist, dass es noch keine Plattentektonik im heutigen Sinne gegeben hat und Kontinente mit einem granitischen Kern nur in Form kleiner Inseln vorhanden waren. Die Erde war eine Wasserwelt mit einer heißen ozeanischen Kruste. Ein wichtiger Prozess war die Wechselwirkung des Ozeanwassers mit der ozeanischen Kruste, was zu erheblichen hydrothermalen Prozessen geführt und Lebensprozesse begünstigt hat. Die frühe archaische ozeanische Kruste („Greenstone Belts“) war durchzogen mit einer Vielzahl von kilometerlangen Spalten („Veins“), die mit Kieselsäure (SiO2-Chert) ausgefüllt wurden. Diese Spalten sind angereichert mit organischem Material und stellten vermutlich einen besonderen mikrobiellen Lebensraum dar. An den Rändern vulkanischer Inseln kam es zur Bildung erster Stromatolithe (mineralisierte mikrobielle Filme) unter sauerstofffreien Bedingungen. Die ältesten Fossilien von Mikroorganismen und deren mineralisierte Produkte, die bisher gefunden worden sind, haben ein Alter von rund 3,7-3,5 Milliarden Jahren.