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Entstehung der Arten: Mysteriöse Explosion des Lebens

Von Henning Engeln

Über Äonen haben nur Mikroorganismen die Erde bevölkert. Dann aber, vor etwa 500 Millionen Jahren, war urplötzlich eine Welt komplexer Wesen da - inklusive aller Vertreter der heutigen Tierstämme. Die Ursachen für die Explosion des Lebens liegen noch immer im Dunkeln.

Mikado im Kambrium: Mit spitzen Stacheln schützte sich der Vorfahr der Stummelfüßer vor Feinden
Chase Studio/ Photo Researchers

Mikado im Kambrium: Mit spitzen Stacheln schützte sich der Vorfahr der Stummelfüßer vor Feinden

Als die Erde vor etwa 580 Millionen Jahren aus ihrem Kälteschlaf erwachte, wirkte sie öde und leer. Rund 50 Millionen Jahre lang hatte die letzte einer Serie gigantischer Vereisungen geherrscht. Dennoch war das Leben nicht untergegangen. Bakterien, Cyanobakterien und Einzeller mit Zellkern (Eukaryoten) hatten die Kälte überlebt und bevölkerten bald darauf die Meere.

Unter den im Urozean umherschwimmenden Einzellern mit Zellkern waren bereits die Vorläufer aller späteren Organismen-Reiche - der Pflanzen, Pilze, Tiere sowie der so genannten Protoctista (einer Gruppe von Algen und tierischen Einzellern). Vor rund 1,5 Milliarden Jahren schon hatten sich jene Organismen abgespalten, die mithilfe von Sonnenlicht und Kohlendioxid Zucker und Sauerstoff herstellen konnten (Photosynthese) und später zu den grünen Pflanzen wurden.

Und wahrscheinlich zwischen 1,5 Milliarden und einer Milliarde Jahren vor unserer Zeit hatten die Pilzvorfahren eine eigene Richtung eingeschlagen. Pilze mit Stil und Hut allerdings hätte ein menschliches Auge damals, vor 580 Millionen Jahren, genauso vergeblich gesucht wie Pflanzen mit Stängel und Blättern oder schwimmende, sich schlängelnde und krabbelnde Tiere: Denn immer noch bestanden alle Lebewesen nur aus wenigen Zellen.

Die Kontinente ragten als unbelebte Gesteinswüsten aus den Weltmeeren, und im Wasser dominierten unscheinbare einzellige Kleinstlebewesen - Cyanobakterien vor allem -, die den Meeresboden mit einer dichten gallertartigen Schicht überzogen.

Rund 40 Millionen Jahre später aber, zu Beginn der erdgeschichtlichen Epoche Kambrium, hatte sich das Bild gewandelt: Zwar waren die Landflächen nach wie vor unbewohnt, doch in den Meeren tummelten sich plötzlich Tiere - und zwar nicht nur einzelne, einfache Kreaturen, sondern eine bunte Schar, die bereits Vertreter all jener Gruppen enthielt, die noch heute die Erde bevölkern.

Einfach gebaute Schwämme waren darunter und Nesseltiere, deren Nachkommen etwa als Quallen oder Korallenpolypen auch heute vorkommen. Zahlreiche Arten von Gliederfüßern tummelten sich in den Gewässern, aus denen sich später Spinnen, Krebse und Insekten entwickelten. Stachelhäuter, die uns heute in Form von Seeigeln, Seesternen und Seegurken vertraut sind. Frühe Weichtiere, deren Nachfahren wir als Muscheln, Schnecken und Tintenfische kennen.

Und: Es gab schon ein Tier, dessen Körperform durch ein inneres Stützgerüst - die Chorda - stabilisiert war. Die wurde später zur Wirbelsäule und damit zum Kennzeichen der Wirbeltiere. Aus dieser Gruppe entwickelten sich viele Jahrmillionen später die Fische, dann die Lurche, die Kriechtiere, die Vögel, die Säugetiere und schließlich der Mensch.

Die Kenntnis all dieser kambrischen Wesen verdankt die Forschung Gesteinen, die viele Jahrmillionen überdauert haben. Und dem glücklichen Umstand, dass abgestorbene Organismen unter Sauerstoffabschluss im Sediment des Bodens eingeschlossen wurden und dort zu Fossilien versteinerten. Frappierend war der Gegensatz zwischen der Vielfalt dieser hoch entwickelten Tierwelt und jener aus der Epoche davor. Was dazwischen geschah, ist unklar; nur wenige Fossilien einfacher Tiere sind bislang bekannt. Die Vielfalt des tierischen Lebens schien derart abrupt aufzutauchen, dass von Wissenschaftlern zunächst der Begriff "Kambrische Explosion" geprägt wurde.

Rätselhafter Schwimmer (Nectocaris): Mischung aus Gliederfüßer und Chordatier
Chase Studio/ Photo Researchers

Rätselhafter Schwimmer (Nectocaris): Mischung aus Gliederfüßer und Chordatier

Wie war diese Explosion zu erklären? Die vielzelligen Organismen konnten schließlich nicht dem Nichts entsprungen sein. Eine erste Fährte hatten Geologen bereits 1908 im heutigen Namibia gefunden: große Abdrücke in Sandstein aus der Zeit vor dem Kambrium, die man allerdings zunächst wenig beachtete.

Dann wurden im Süden Australiens ähnliche Fossilien entdeckt. Nach dem dortigen Fundort benannt, machten sie in den 1950er Jahren als "Ediacara-Fossilien" Furore: Schon bald wurde unter Wissenschaftlern diskutiert, ob es sich bei diesen präkambrischen Organismen um die Ahnen der Metazoa, der Tiere, handele. Die Ediacara-Wesen waren sehr unterschiedlich in Form und Größe, manche einen Meter lang, und sie lebten offenbar in flachem Wasser. Sie besaßen kein Skelett oder andere harte Körperteile. Doch sobald sie tot zum Meeresboden sanken, wurden sie an manchen Orten durch riesige Bakterien-Matten abgedeckt. Dadurch blieben sie im Sandstein als Fossilien erhalten.

Je intensiver die Forscher die Versteinerungen studierten, desto rätselhafter erschienen die Wesen. Keinerlei Münder oder After waren an ihnen zu entdecken, und die Körperformen erinnerten so gar nicht an bekannte Tiere. Der Tübinger Paläontologe Adolf Seilacher ordnete sie deshalb einem völlig eigenen Reich von Organismen zu und nannte sie "Vendobionta" - weder Tier noch Pflanze, sondern ein ausgestorbener Typ luft-matratzenähnlicher Wesen.

Schützende Panzer: Gehäuse, Deckel und seitliche Hörner bewahrten diese Kreaturen vor den Zähnen mancher Angreifer
Chase Studio/ Photo Researchers

Schützende Panzer: Gehäuse, Deckel und seitliche Hörner bewahrten diese Kreaturen vor den Zähnen mancher Angreifer

Doch Seilachers Spekulation ist heftig umstritten und das Rätsel um die Ediacara-Lebewesen noch immer ungelöst. Manche Forscher halten sie lediglich für eine Ansammlung von Cyanobakterien, für eine Art bakteriengefüllter Säcke. "Man sieht keine Zellen und auch keine Strukturen, die auf pflanzliche oder tierische Organismen schließen lassen", erklärt der Paläobiologe Dieter Waloßek von der Universität Ulm: "Man hat lediglich Abdrücke und sandgefüllte Reliefs im Gestein; es sind möglicherweise Überreste von Bakterien, welche die Körperwände dieser Wesen aufgefressen haben." Weil keine der sonst bekannten inneren Strukturen zu erkennen sind, ist es bis heute unmöglich, zu sagen, um was es sich bei den Ediacara-Fossilien eigentlich handelt.

An jüngeren Fossilien des Kambriums lassen sich dagegen sehr wohl feinste Details nachweisen, die die genaue Einordnung im Tierreich ermöglichen. Dieter Waloßek und seine Mitarbeiter haben zum Beispiel Versteinerungen von Krebstieren (Crustacea) und anderen Gliedertieren (Arthropoda) aus Südschweden untersucht, die vor 515 bis 495 Millionen Jahren gelebt haben. An diesen ließen sich selbst feinste Poren und weitere Einzelheiten an Schale, Borsten, Antennen, Fressapparat und anderen Körperteilen erkennen.

Bis zu 30 aufeinander folgende Larvenstadien konnten die Forscher bei einer Krebsart nachweisen und daraus die frühe Evolution dieser Tiere nachzeichnen. Weil die Krebse schon zu Beginn des Kambriums derart weit entwickelt waren, müsse, folgern sie, ihre Stammlinie bereits im Präkambrium gelebt haben.

Eine weitere bedeutende Lagerstätte, die immer wieder die verschiedensten Tierfossilien in exzellentem Erhaltungszustand preisgibt, liegt in der chinesischen Provinz Yunnan im Distrikt Chengjiang. Sie ist 520 Millionen Jahre alt und belegt die große Vielfalt an Lebewesen, die gerade mal gut 22 Millionen Jahre nach der Wende zum Kambrium den Meeresboden der Erde bevölkerte. Umso rätselhafter blieb, dass auch dort Reste von Tieren aus dem Präkambrium nach wie vor fehlten.

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