Uralte Steroidmoleküle vor 1,64 Milliarden Jahren gefunden

May 08, 2023

Henrik5000/iStock

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Lange vor den Menschen der Antike war die Erde in prähistorischer Zeit weitgehend mit mikrobiellen Lebensformen bevölkert. Und jetzt haben Wissenschaftler eine alte Aufzeichnung des eukaryotischen Lebens auf der Erde zurückverfolgt.

Zunächst einmal sind Eukaryoten eine vielfältige Gruppe von Organismen mit Kernen in ihren Zellen. Es ist ein weit gefasster Begriff, der sich auf das „Reich des Lebens“ bezieht, das alle Tiere, Pflanzen und Algen umfasst. Es wird geschätzt, dass Eukaryoten seit mehr als 2 Milliarden Jahren existieren.

Ein Forscherteam hat eine einzigartige molekulare Aufzeichnung von Eukaryoten entdeckt. Das Auffinden früher eukaryotischer Fossilien könnte zu einem besseren Verständnis der Bedingungen beitragen, die der Entwicklung komplexer Lebensformen zugrunde liegen.

In alten Gesteinen entdeckten sie eine neue Art von Steroiden, bei denen es sich um biologisch aktive organische Verbindungen handelt. Es wird als Protosteroide bezeichnet.

Diese Entdeckung legt nahe, dass es im gesamten Mittelalter auf der Erde reichlich komplexes eukaryotisches Leben gab. Es bestätigt sogar die Hypothese des Nobelpreisträgers Konrad Bloch über das Vorhandensein antiker Steroidverbindungen.

Fossilien von alten Eukaryoten-Organismen sind rar, aber Forscher gingen davon aus, dass es in den Gesteinen einige Spuren molekularer Fossilien geben könnte.

Die Forscher entdeckten Protosteroidmoleküle in Sedimentschichten des mittleren Proterozoikums in der australischen Barney-Creek-Formation. Diese Gesteine ​​sind 1,64 Milliarden Jahre alt.

Die Australian National University

Die Ergebnisse stützen die Dominanz früher Eukaryoten in aquatischen Lebensräumen vor mindestens 0,8 bis 1,6 Milliarden Jahren.

„Fast alle Eukaryoten biosynthetisieren Steroide, wie zum Beispiel Cholesterin, das von Menschen und den meisten anderen Tieren produziert wird“, sagte Benjamin Nettersheim vom MARUM der Universität Bremen und einer der Erstautoren dieser Studie in einer offiziellen Pressemitteilung.

Nettersheim fügt hinzu: „Aufgrund der möglicherweise gesundheitsschädlichen Auswirkungen eines erhöhten Cholesterinspiegels beim Menschen genießt Cholesterin aus medizinischer Sicht nicht den besten Ruf. Diese Lipidmoleküle sind jedoch integrale Bestandteile der eukaryotischen Zellmembranen, wo sie bei einer Vielzahl von physiologischen Funktionen hilfreich sind.“ Funktionen. Durch die Suche nach versteinerten Steroiden in alten Gesteinen können wir die Entwicklung immer komplexer werdenden Lebens verfolgen.“

Doch wie fanden die Wissenschaftler diesen neuen Molekültyp in alten Gesteinen? Es ist schließlich ein ziemlich schwieriger Prozess.

Die Forscher experimentierten zunächst mit verschiedenen Strategien, um bekannte moderne Steroide in ihre versteinerten Gegenstücke umzuwandeln. Dies verbesserte ihr Verständnis dafür, wonach sie suchen sollten.

„Als wir unser Ziel kannten, entdeckten wir, dass Dutzende anderer Gesteine, die Milliarden Jahre alten Wasserstraßen auf der ganzen Welt entnommen wurden, von ähnlichen fossilen Molekülen durchsickerten“, sagte Jochen Brocks, Erstautor dieser Studie von der Australian National University ( ANU).

Nachdem sie das Ziel identifiziert hatten, nutzten die Wissenschaftler einen Laser, um in altes Gestein zu blicken, während ein Massenspektrometer mit ultrahoher Auflösung zum Nachweis der Moleküle eingesetzt wurde.

Die Autoren betonen, dass Stoffwechselprodukte von Cyanobakterien und den ersten eukaryotischen Algen vor etwa Hunderten von Millionen Jahren begannen, die Erdatmosphäre mit Sauerstoff zu füllen.

Kurz nach dem kalten „Schneeball-Erde“-Ereignis begannen die Protosterin-Gemeinschaften von der Welt zu verschwinden. Der letzte gemeinsame Vorfahre aller lebenden Eukaryoten lebte möglicherweise vor 1,2 bis 1,8 Milliarden Jahren.

Es ist möglich, dass der letzte gemeinsame Vorfahre aller heute lebenden Eukaryoten vor 1,2 bis 1,8 Milliarden Jahren lebte. Seine Nachkommen haben sich weiterentwickelt, um sich an Hitze, Kälte und UV-Strahlen anzupassen – und haben schließlich ihre Vorfahren verdrängt.

Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Studienzusammenfassung:

Das eukaryotische Leben scheint in der Geschichte unseres Planeten überraschend spät gediehen zu sein. Diese Ansicht basiert auf der geringen Diversität diagnostischer eukaryotischer Fossilien in Meeressedimenten des mittleren Proterozoikums (vor etwa 1.600 bis 800 Millionen Jahren) und auf dem Fehlen von Steranen, den molekularen Fossilien eukaryotischer Membransterine. Dieser Mangel an eukaryotischen Überresten lässt sich nur schwer mit molekularen Uhren in Einklang bringen, die darauf hindeuten, dass der letzte gemeinsame Vorfahre der Eukaryoten (LECA) bereits vor etwa 1.200 bis mehr als 1.800 Millionen Jahren aufgetaucht ist. LECA wiederum müssen mehrere hundert Millionen Jahre von eukaryotischen Stammgruppenformen vorausgegangen sein3. Hier berichten wir über die Entdeckung reichlich vorhandener Protosteroide in Sedimentgesteinen aus dem mittleren Proterozoikum. Diese Urverbindungen blieben bisher unbeachtet, da ihre Strukturen, wie von Konrad Bloch4 vorhergesagt, frühe Zwischenstufen des modernen Sterol-Biosynthesewegs darstellen. Die Protosteroide enthüllen eine ökologisch bedeutende „Protosterin-Biota“, die vor mindestens 1.640 bis etwa 800 Millionen Jahren in Gewässern weit verbreitet und reichlich vorhanden war und wahrscheinlich aus alten Protosterin-produzierenden Bakterien und tief verzweigten Stammgruppen-Eukaryoten bestand. Moderne Eukaryoten tauchten erstmals in der Tonian-Zeit (vor 1.000 bis 720 Millionen Jahren) auf, angetrieben durch die Verbreitung roter Algen (Rhodophyten) vor etwa 800 Millionen Jahren. Diese „Tonsche Transformation“ erweist sich als einer der tiefgreifendsten ökologischen Wendepunkte in der Erdgeschichte.