Schwamm oder nicht Schwamm: Älteste Tierfossilien der Welt gefunden?

Laut einer neuen Studie wurden im Little Dal-Riff im Nordwesten Kanadas die 890 Millionen Jahre alten Überreste urzeitlicher Schwämme gefunden. Ihre Einordnung als Tierfossil wird von Experten jedoch heiß diskutiert.

Bei einer Reihe in Kanada gefundener Fossilien könnten es sich um urzeitliche Schwämme handeln – Vorfahren des heutigen Hornschwamms. Wenn diese Annahme stimmt, sind sie die ältesten fossilen Überreste von Tieren, die je gefunden wurden.

Bild Rasmus Loeth Petersen, Alamy Stock Photo
Veröffentlicht am 30. Juli 2021, 12:23 MESZ, Aktualisiert am 30. Juli 2021, 13:45 MESZ

Schon seit hunderten Millionen von Jahren, lange bevor die ersten Pflanzen sich auf der Erdoberfläche verbreiteten, filtern Schwämme das Wasser unserer Meere. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus gehen Wissenschaftler davon aus, dass sie die ersten Tiere auf unserem Planeten waren. Doch über den genauen Zeitpunkt in der Erdgeschichte, zu dem sie sich entwickelt haben, wird heiß diskutiert.

In der Zeitschrift „Nature“ wurde jetzt eine Studie veröffentlicht, die darauf hindeutet, dass es sich bei einer verzweigten Struktur, die im Gestein eines urzeitlichen Riffs gefunden wurde, um 890 Millionen Jahre alte Schwämme handelt. Sollte sich dies bewahrheiten, wären diese Schwammfossilien im Kalkstein der Little Dal-Gruppe im Nordwesten Kanadas mehr als 300 Millionen Jahre älter als die ältesten belegbaren Tierfossilien.

Doch immer, wenn von einem Fossilfund besonders hohen Alters berichtet wird, löst dies eine Kontroverse aus. Das liegt insbesondere daran, dass sich die Lebewesen in den urzeitlichen Meeren grundlegend von denen unterschieden, die heute in unseren Ozeanen zu finden sind. Darum sind sich Wissenschaftler uneins darüber, wie zu definieren ist, ob es sich bei einem Fossil um das eines Tieres, einer anderen Lebensform oder um eine geologische Struktur handelt. Bei den Little Dal-Fossilien ist das nicht anders.

„Wir haben es hier im Grunde mit einer Art Rorschach-Tintenfleck-Test zu tun. Alles, was wir sehen, sind ein paar Schnörkel im Gestein“, erklärt Jonathan Antcliffe, Paläontologe an der Universität von Lausanne.

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Elizabeth Turner, Feldgeologin an der Laurentian University in Ontario und alleinige Autorin der neuen Studie, weist auf die verzweigte Struktur aus flexiblen Röhren hin, die man bei modernen Hornschwämmen findet. Dieser Aufbau sei sowohl bei ihren fossilen Studienobjekten sichtbar als auch bei den jüngeren Fossilien, die in vergangenen Jahren von anderen Wissenschaftlern untersucht und als Schwamm bestimmt wurden.

„Da gibt es wirklich nicht viel zu überlegen“, sagt sie, räumt jedoch auch ein, dass die Klassifizierung als Tier durchaus kontrovers sei. „Trotzdem war die Zeit reif für eine Veröffentlichung meiner Ergebnisse, damit die Wissenschaftsgemeinschaft sie diskutieren und hinterfragen kann.“

Ein Riff der Urzeit entsteht

Die Fossilien lagen versteckt unter den verwinkelten Felsen der Little Dal-Riffgruppe. Die Gesteinsformation entstand in einer Zeit warmen Klimas, als seichtes Meerwasser einen großen Teil der Landmasse überflutete, die heute Nordamerika ist. Mit der Zeit und durch den Einfluss tektonischer Veränderungen trockneten die inneren Meere auf der Landmasse aus und aus dem Riff wurde eine überirdische Felsgruppe. Anders als moderne Riffe, die aus Korallen entstanden sind, besteht diese alte Formation aus Cyanobakterien. Die Mikroben bildeten schleimige Flächen, auf denen sich Sand und Mineralien verfingen. Nach und nach schichteten sie sich übereinander und das Riff entstand.

Diese Art von geschichteten mikrobiellen Strukturen bezeichnet man, wenn sie zum Fossil geworden sind, als Stromatolithen. Manche von ihnen werden auf ein Alter von bis zu 3,5 Milliarden Jahren datiert und liefern somit einige der ersten überzeugenden Spuren von Leben auf der Erde.

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Schon vor Jahrzehnten, als Absolventin der Queen’s University in Ontario, begann Elizabeth Turner, die Little Dal-Gruppe zu erforschen. Damals war sie vor allem daran interessiert, herauszufinden, wie das Riff mithilfe der Cyanobakterien entstanden war. Doch eine Reihe von auffälligen Gesteinsproben, die komplexe Strukturen aufwiesen, führten sie auf einen anderen Pfad.

„Irgendetwas stimmte daran nicht“, sagt sie. Das Gestein des Little Dal-Riffs ist größtenteils durchwachsen von Schichten und Schlieren. Auf manchen Proben der Gesteinsstruktur waren jedoch verästelte, röhrenartige Formen zu erkennen, die in einem polygonalen, dreidimensionalen Konstrukt miteinander verbunden waren. Elizabeth Turner wusste nicht, wie sie diesen Fund einordnen sollte. „Ich nahm mir vor, es erst einmal im Hinterkopf zu behalten“, sagt sie.

Dann häuften sich in den vergangenen Jahren die Hinweise auf eine mögliche Erklärung. An mehreren Orten fanden Forscher ähnlich verschlungene Strukturen im Gestein – jedoch in Felsformationen, die sehr viel jünger waren als das Little Dal-Riff. Die Vermutung der Wissenschaftler war, dass es sich bei den Strukturen um die fossilen Überreste von Hornschwämmen handelte.

Ist es ein Schwamm – oder doch etwas anderes?

Die meisten Schwämme haben ein feines, festes Skelett aus Skleriten (Spicula), die entweder aus Calcit, einer Form von Kalziumkarbonat, oder aus Kieselsäure bestehen. Diese Strukturen werden in Fossilien als eindeutige Hinweise auf frühzeitliche Schwämme gewertet. Hornschwämmen fehlen jedoch die Spicula, weil in ihrem Skelett auch das Protein Spongin enthalten ist, das für eine weiche, flexible Textur sorgt. Diese Besonderheit macht sie zum perfekten Badeschwamm.

Jahrzehnte nachdem sie die Formen im Gestein zuerst bemerkt hatte, war Elizabeth Turner endlich bereit, ihre Ergebnisse zu veröffentlichen. „Es ist eine Ode an die langsame Wissenschaft“, sagt sie.

Schon lange wird darüber diskutiert, wann die ersten Tiere den Planeten bevölkerten und welche Faktoren definieren, ob es sich bei einem Fossil um das eines Tieres handelt. Laut Keyron Hickman-Lewis, Geobiologe am Natural History Museum in London, der sich auf urzeitliche Mikroben spezialisiert hat, haben sich in den vergangenen Jahrzehnten geochemische Indikatoren, sogenannte Biomarker, als Mittel zur Bestimmung von Lebewesen durchgesetzt.

Allerdings hätten sich seitdem einige auf diese Weise gefundene Beweise für urzeitliches Leben als falsch herausgestellt. Einige Biomarker waren vermutlich kontaminiert, andere chemische Indikatoren mussten als garantierter Indikator eines tierischen Ursprungs doch ausgeschlossen werden. Beispielsweise fanden Wissenschaftler heraus, dass durch eine bestimmte Kombination aus Algen und geologischen Modifizierungen dieselben Stoffe entstehen, die eigentlich als konkreter Beweis für urzeitliche Schwämme in 635 Millionen Jahre alten Sedimenten galten, die im Oman gefunden wurden. Nach der anfänglichen Euphorie „entwickelte sich ein gewisser Argwohn gegenüber der Methode, wenn es um die Bestimmung von urzeitlichen Tieren ging“, so Keyron Hickman-Lewis.

Erhitzte wissenschaftliche Debatte

Die Little Dal-Studie gießt neues Öl ins Feuer dieser Debatte. „Ich finde die Hinweise sehr überzeugend“, sagt Robert Riding von der University of Tennesse in Knoxville, ein Reviewer der Studie. Er hat eine eigene Studie über ähnliche Fossilien veröffentlicht, die in einem 485 Millionen Jahre alten Stromatolithen in New York gefunden wurden.

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Elizabeth Turner zufolge macht die Verbindung zwischen den Schwämmen und den mikrobiellen Riffen durchaus Sinn. Die Erdatmosphäre sei nicht immer reich an Sauerstoff gewesen, sagt sie, und die Datierung der Schwämme falle in eine Zeit, in der in den Meeren noch nicht viel von dem lebenswichtigen Gas vorhanden war. Es wird angenommen, dass es sogenannte Sauerstoff-Oasen gab, die wahrscheinlich im Umfeld von Cyanobakterien-Riffen vorkamen. In diesen produzierten die Mikroben mittels Photosynthese Sauerstoff, der von den Schwämmen aufgenommen wurde.

„Das gleichzeitige Auftreten dieser beiden Aspekte stärkt die Theorie“, sagt Keyron Hickman-Lewis.

Allerdings gibt es auch Experten, die nicht ganz so überzeugt sind. Ihnen zufolge ist die schwammartige Struktur im Gestein, anders als die Studie suggeriert, nicht einzigartig. „Im Grunde kann jede Lebensform – egal ob Bakterie, Alge, Pilz, Pflanze oder Tier – solche oder ähnliche Spuren hinterlassen“, sagt Jonathan Antcliffe.

Er und seine Kollegen konnten im Jahr 2014 im Rahmen in einer Review Schwamm-Spicula in einem Fossil aus dem Iran nachweisen, das auf rund 535 Millionen Jahre datiert wurde. Es ist damit das älteste belegte Tierfossil der Welt und laut Jonathan Antcliffe hat es seitdem keine andere Studie gegeben, die ihn vom Gegenteil überzeugen konnte. Zwar wären mehrere Analysen von Gestein vorgenommen worden, in dem schwammartige Strukturen zu erkennen waren, doch das seien nur vage Hinweise. Unumstößliche Beweise gab es nicht. Dazu zählen neben Skleriten auch Schwammporen, die ausschlaggebend für die Anerkennung der Bestimmung der vieldiskutierten Archaeocyathiden waren. Fossilien der historischen, schwammähnlichen Tiergruppe wurde in 523 Millionen Jahre altem Gestein nachgewiesen und waren ebenfalls frei von Skleriten.

“Die Geschichte ist noch nicht auserzählt. Wir stehen erst am Anfang einer äußerst interessanten Phase.”

von Robert Riding, University of Tennesse in Knoxville

Laut Drew Muscente, Paläobiologe am Cornell College in Mount Vernon, Iowa, ist der schwierige Vergleich urzeitlicher Schwämme mit anderen Tieren die vermutlich größte Herausforderung. Dinosaurier weisen zum Beispiel eine ganze Reihe von eindeutigen Knochenmerkmalen wie Gelenkpfannen oder Schädelnähten auf, anhand derer Wissenschaftler die Fossilien von denen lebloser Objekte unterscheiden können. „Ein Schwamm oder schwammartiger Organismus hat all diese kleinen Merkmale aber nicht“, sagt er.

Rachel Wood, Geologin an der University of Edinburgh, merkt an, dass auch abiotische chemische Prozesse Strukturen erzeugen könnten, die auf erstaunliche Weise an Lebewesen erinnern. „Die Studie könnte sich als richtig herausstellen. Aber ich denke, man muss wirklich erst alle anderen Möglichkeiten prüfen und ausschließen, bevor man eine so starke Behauptung aufstellt“, sagt sie. „Noch bin ich von dieser Schwammsache nicht überzeugt.“

Um die Debatte zu einem zu Ende bringen, sind also weitere Forschungen nötig. Rachel Wood meint, dass es helfen könnte, ein dreidimensionales Modell der Röhrenstruktur zu erstellen, um sie sich genauer anzusehen. Robert Riding hofft, dass die Studie mehr Wissenschaftler dazu bewegen wird, Stromatolithen genauer auf derartige Strukturen zu untersuchen.

„Die Geschichte ist noch nicht auserzählt“, sagt er. „Wir stehen erst am Anfang einer äußerst interessanten Phase.“

Dieser Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.

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