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  Entstehung der Arten: Mysteriöse Explosion des Lebens

Entstehung der Arten Mysteriöse Explosion des Lebens

Von Henning Engeln

2. Teil: Weiter in Teil 2: Gab es schon im Präkambrium Tiere? Überraschende Funde in China sprechen für diese These.

Doch dann verkündeten Wissenschaftler im Februar 1998 eine Sensation: Zwei Forscherteams berichteten unabhängig voneinander, in der Doushantuo-Formation im Süden Chinas etwa 580 Millionen Jahre alte winzige, kugelige Gebilde mit charakteristischem Muster gefunden zu haben. Sie erkannten in diesen Fossilien Embryonen kurz nach den ersten Zellteilungsschritten. Sollte diese Interpretation richtig sein, so wäre damit klar belegt, dass Tiere bereits rund 38 Millionen Jahre vor dem Kambrium gelebt haben. Aber woran erkannten die Forscher, dass es sich bei diesen Fossilien überhaupt um Tiere gehandelt hat?

Eines der Merkmale von Tieren ist die Vielzelligkeit - doch auch Pilze, Algen und höhere Pflanzen zeigen dieses Charakteristikum. Biologen definieren deshalb Tiere - die Metazoa - umfassender: Es sind Lebewesen, die einen Verband aus differenzierten Zellen bilden und ihre Energie gewinnen, indem sie organische Substanzen anderer Lebewesen aufnehmen.

Außerdem besitzen die Zellen einen doppelten Satz an Chromosomen. Und: Metazoa pflanzen sich in der Regel fort, indem sie mithilfe einer Reifeteilung Eizellen und Spermien bilden, die bei der Befruchtung miteinander verschmelzen. Aus dieser entsteht durch charakteristische Teilungs- und Differenzierungsschritte der Zellen der eigentliche Organismus. Und genau dieses Zellteilungsmuster der frühen Embryonen verweist auf die tierische Herkunft der Fossilien von Doushantuo.

Wahrscheinlich, so glauben die Forscher, waren diese vorkambrischen Tiere Schwämme. Das sind die am einfachsten organisierten heute bekannten Metazoa. Ihr Körper ist noch nicht aus verschiedenen Zellschichten (Geweben) aufgebaut. Sie besitzen zwar eigene Zelltypen, aber keine spezialisierten Drüsen-, Sinnes", Nerven- oder Muskelzellen. Vor allem ist das Darmrohr mit Mund und After noch nicht ausgebildet sowie die zweiseitige Symmetrie, die für fast alle Tiere außer den Schwämmen und Nesseltieren typisch ist.

Sensationell ist daher möglicherweise die Ankündigung eines chinesisch-amerikanischen Teams vom Juni 2004: Die Forscher glauben, in der Doushantuo-Formation 580 bis 600 Millionen Jahre alte, zweiseitig symmetrische Tiere (Bilateria) nachgewiesen zu haben. Die Interpretation ist allerdings noch umstritten; Kritiker meinen, bei den beobachteten Strukturen handele es sich gar nicht um Lebewesen, sondern lediglich um gebänderte mineralische Krusten.

Für die Ulmer Arbeitsgruppe um Dieter Waloßek aber reicht allein schon der Nachweis der präkambrischen Embryonen: "Wir haben mindestens 30 Millionen Jahre vor dem Kambrium den definitiven Nachweis der Metazoa." Waloßek spricht, wie viele seiner Kollegen auch, statt von Explosion lieber von Radiation. Der erste Begriff zielt auf das plötzliche Auftauchen verschiedenster Stammlinien, der zweite auf die zügige Aufspaltung einer Stammart in mehrere Spezies.

Nach der Überzeugung des Wissenschaftlers hat sich diese Aufspaltung vor der Wende zum Kambrium ereignet. Dafür sprechen auch die Daten von Molekularbiologen, die anhand einer so genannten "molekularen Uhr" errechnen können, wann etwa der letzte gemeinsame Vorfahr zweier Lebewesen existiert haben muss. Auch nach den Ergebnissen dieser Methode verliert sich der Ursprung der Metazoa in einer Epoche weit vor Beginn des Kambriums. Warum aber präkambrische Fossilien, die Tieren zugeordnet werden können, so ungemein selten sind, bleibt indessen rätselhaft. Waren die Metazoa damals extrem rar, sehr klein oder so zart, dass ihre Körper nicht erhalten blieben? Oder lebten sie im Verborgenen?

Das Letztere vermuten die Paläontologen Bernd-Dietrich Erdtmann und Michael Steiner von der TU Berlin. Seit 1977 sind heiße Quellen in mehreren tausend Meter Tiefe am Boden der Ozeane bekannt, die eine einzigartige, vom Sonnenlicht unabhängige Lebensgemeinschaft beherbergen. "Schon im Präkambrium gab es solche Tiefseequellen", sagt Michael Steiner. "Auch dort könnten sich die Arten auseinander entwickelt haben." Selbst eine weltweite Vereisung hätten die frühen Metazoa dort im Verborgenen überdauert haben können.

Ein Beweis für diese so genannte "Vent-Hypothese" fehlt allerdings bislang. Zudem war die Epoche zwischen dem Ende der letzten präkambrischen Eiszeit und dem beginnenden Kambrium - also vor etwa 580 bis 542 Millionen Jahren - eine Zeit dramatischer Veränderungen. Teile des rund 170 Millionen Jahre zuvor aufgebrochenen Superkontinents Rodinia drifteten innerhalb geologisch kurzer Zeit vom Südpol zum Äquator und spalteten kleinere Splitter ab. Warme und flache Meeresgebiete - Schelfe - bildeten sich. Die Meeresströmungen verlagerten sich und brachten nährstoffreiches Wasser aus der Tiefe der Ozeane nach oben. Auf den Kontinenten setzte Erosion ein, welche die chemische Zusammensetzung des Wassers veränderte.

An der Wende zum Kambrium driftete ein Teil der Bruchstücke wieder zusammen und bildete den Superkontinent Gondwana. Solche Faktoren könnten die Evolution der Metazoa beschleunigt haben. Noch sind nicht alle Rätsel jener kambrischen Wende gelöst, streiten Forscher um Hypothesen. In einem sind sie sich indes einig: Nie hat die Welt der Lebewesen eine größere Revolution erlebt als in jener Epoche, in der die Tierwelt sich so rasant entfaltete.

Und schon bald danach begann das Leben vom Meer aus das Land zu erobern. Den Anfang machten vor 425 Millionen Jahren Flechten und einfache Moose, die sich zu Farnen und schließlich zu Gefäß- und Blütenpflanzen weiterentwickelten. Den Pflanzen folgten bald Tiere; zu den Pionieren gehörten die Gliedertiere, etwa Spinnen, Tausendfüßer und erste Insekten.

Vor rund 360 Millionen Jahren dann hatten sich bei einem fischartigen Wirbeltier aus zwei Paar Flossen vier Beine entwickelt, und es krabbelte unbeholfen an Land. Dieser urtümliche, vielleicht salamanderähnliche Vierfüßer war der Urahn aller Landwirbeltiere und damit auch von uns Menschen. Und so verwandelte das Leben einstmals leblose Kontinente in grüne, blühende Landschaften mit Millionen von Arten. Die zum Teil metergroßen Nachbildungen aus Plastik, Fiberglas und anderen Materialien zu diesem Thema hat der amerikanische Paläontologe Terry L. Chase mit seinem Team konstruiert.

Illustrationen: Chase Studio