Die Frage, wann die ersten Mikroben auf der Erde auftauchten, wird unter Geowissenschaftlern intensiv diskutiert. Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren entstand die Erde. Bislang gab es lediglich vereinzelte Hinweise darauf, dass vor 2,5 bis 4 Milliarden Jahren bereits Leben auf dem Planeten existierte. Als überzeugend galten diese Indizien jedoch nicht. Nun liefern neue Forschungsresultate aus Australien erstmals ein vergleichsweise vollständiges Bild vom Leben in jener Epoche.Im heute erscheinenden Forschungsjournal Nature schreiben Wissenschaftler um Abigail Allwood von der Macquarie University in Sydney: "Schon vor 3,5 Milliarden Jahren wimmelte die Erde von mikrobiellem Leben." Allwoods Team und auch andere Forschergruppen entdeckten in Australien Einzellerspuren. Diese lassen darauf schließen, dass es schon seit damals in lichtdurchfluteten Küstengewässern und in der dunklen Tiefsee, in der Nähe von vulkanischen Quellen und sogar tief unter dem Meeresboden biologische Gemeinschaften gibt. Ein Teil hat mit, ein anderer Teil hat ohne Sauerstoff gelebt. Und: Die Mikrobengesellschaften des Archaikums, des ersten Zeitalters der Erdgeschichte, unterschieden sich kaum von heutigen Gemeinschaften der Kleinstlebewesen.Teppiche auf dem MeeresgrundDen Forschern um Allwood gelang im Westen Australiens ein Blick in die Küstengewässer zur Zeit vor 3 430 Millionen Jahren. In der dünn besiedelten Pilbara-Region untersuchten die Wissenschaftler Sedimentgestein, das sich damals in einer flachen Meeresbucht abgelagert hatte. Über eine Strecke von zehn Kilometern, so berichten die Forscher, sind in dem Gestein unterschiedlich geformte Strukturen aus fein gebänderten Schichten zu finden. Mal legen sich diese wenige Millimeter dicken Bänder um größere Kiesel, mal formen sie wellenförmige Girlanden. Einige Strukturen ähneln Eierkartons, andere haben ein kegelförmiges Aussehen. Tauchen solche Gebilde in jüngeren Schichten auf, werden sie Stromatolithen (das bedeutet etwa: Teppichsteine) genannt und auf den Stoffwechsel von Cyanobakterien zurückgeführt. Diese Mikroben bildeten in der Urzeit in flachem Wasser oft dicke Matten auf dem Meeresboden.Auch heute kommen Stromatolithen noch vereinzelt vor. Die feinen Schichten entstehen dadurch, dass die Bakterienmatten Sandkörnchen einfangen und Kalk oder siliziumhaltige Mineralien absondern. Bei den Stromatolithen aus der Pilbara-Region bestanden bislang Zweifel, ob sie von Lebewesen verursacht worden sind. Allwood und ihre Kollegen schreiben, dass sich die Vielseitigkeit der Stromatolithen-Formen in dieser Region aber nicht durch rein chemische Prozesse erklären lasse. "Alles deutet darauf hin, dass vor 3,43 Milliarden Jahren Organismen in einem flachen Küstengewässer in der Pilbara-Region gediehen. Sie breiteten sich rasch aus und bildeten eine Art Riff", schreiben die Forscher.Wie es in tieferen Gewässern aussah, ermittelten - ebenfalls in der Pilbara-Region - australische, US-amerikanische und japanische Forscher. Mehrere Teams bohrten dort 2003 und 2004 im Rahmen des von der Nasa initiierten Astrobiology Drilling Program 13 bis zu tausend Meter tiefe Löcher. Ziel des Projektes war es nicht nur, die Anfänge des Lebens auf der Erde zu untersuchen. Es ging dabei auch darum, Techniken zu entwickeln, mit denen sich künftig Überreste von Lebewesen auf anderen Planeten identifizieren lassen. "Die Astrobiologen brauchen zum Vergleich erstklassige Daten von der Erde, um zum Beispiel auf dem Mars Lebensspuren finden und nachweisen zu können", erläutert Projektleiter Arthur Hickman von der University of Western Australia in Perth.In ihren Bohrkernen stießen die Forscher auf Lebensspuren in großer Fülle. Sie fanden zum Beispiel Hopanoide, stabile Moleküle aus vier Kohlenstoff-Ringen, die praktisch unverändert Jahrmilliarden überdauert haben. Einzeller verstärken ihre Zellwände mit Hopanoiden. Erste Analysen, so berichtete Rose Grymes vom Nasa Astrobiology Institute kürzlich auf der Tagung der European Geosciences Union in Wien, deuteten auf eine vielfältige Mikrobengesellschaft im Archaikum hin. Einige der gefundenen Moleküle seien typisch für Cyanobakterien - also genau die Organismen, die Stromatolithen bilden.Forscher um Hiroshi Ohmoto von der Pennsylvania State University untersuchten daneben auch Kerogen, die unlösliche Fraktion der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen. "Diese Stoffe sind in Sedimenten aus dem Archaikum reichlich vorhanden, wurden bislang aber kaum untersucht", berichtet Ohmoto. Kerogen sei deswegen interessant, weil es aus Überresten toter Organismen besteht, die sich auf dem Meeresboden ansammelten. Die Ablagerungen, die der japanische Forscher und seine Kollegen untersuchten, stammen aus der Umgebung vulkanisch aufgeheizter Tiefseequellen, auch Schwarze Raucher genannt. Ohmoto berichtete kürzlich auf einer Tagung der American Geophysical Union in Baltimore, dass sich, sobald die vulkanische Aktivität nachließ, in der Nähe von Schwarzen Rauchern Bakterienmatten ansiedelten.Selbst der Meeresboden in der Tiefsee war vor rund 3,5 Milliarden Jahren anscheinend bereits bewohnt. Yuichiro Ueno vom Tokyo Institute of Technology in Yokohama und Kollegen berichteten im März im Wissenschaftsmagazin Nature von Methanspuren, die sie in 3,46 Milliarden Jahre altem Vulkangestein aus der Pilbara-Region gefunden hatten. Die Analysen der Forscher ergaben, dass dieses Gasoffenbar von Bakterien produziert worden war. Womöglich gediehen die Methanproduzenten einen Kilometer tief unter dem Meeresgrund, schreibt das Team um Ueno.Dass gerade in der Pilbara-Region so viele Lebensspuren aus dem Archaikum auftauchen, habe einen einfachen Grund, sagt Mark Barley von der University of Western Australia in Perth: "Es gibt auf der Welt kaum ein Gebiet, wo Gesteine dieses Alters so gut erhalten sind wie hier. Wer nach Beweisen für archaisches Leben sucht, muss nach Pilbara kommen."Die meisten anderen Gesteine aus dem Archaikum versanken im Laufe der Jahrmilliarden irgendwann so tief im Erdinneren, dass hoher Druck und hohe Temperaturen mögliche Überreste von Einzellern weitgehend zerstört haben. Auch das Pilbara-Gestein verschwand zeitweise in der Tiefe, allerdings stiegen die Temperaturen dabei nicht höher als auf dreihundert Grad Celsius. Die chemischen Veränderungen hielten sich daher in Grenzen.Ein neues Bild vom AnfangDie neuen Erkenntnisse liefern ein Bild von der jungen Erde, das sich drastisch von den bisherigen Vorstellungen unterscheidet. Nach älterer Auffassung hatte der Planet vor 3,5 Milliarden Jahren eine sauerstofffreie, von Wasserstoff und Methan dominierte Atmosphäre. Die Ozeane, so dachte man, waren komplett frei von Sauerstoff und beherbergten nur relativ unproduktive Bakterien. Hiroshi Ohmoto zeichnet nun ein neues Szenario: "Atmosphäre und Ozean waren sogar reich an Sauerstoff. Nur in einigen tiefen Becken herrschte Sauerstoffmangel. Es gab die gleichen Mikroben wie heute und eine hohe biologische Produktivität."Nature,Bd. 441, S. 700 und 714, Nature, Bd. 440, S. 426 und 516 sowie Science, Online-Ausgabe------------------------------Eine lange Geschichte in KürzeVor 4,5 Milliarden Jahren: Die etwa hundert Millionen Jahre alte Erde stößt mit einem Objekt von der Größe des Mars zusammen. Dabei entsteht der Mond. Die Erde ist ein Glutball mit einer dünnen Kruste. Etwa 300 Millionen Jahre später hat sie sich abgekühlt. Auf ihrer Oberfläche kondensiert flüssiges Wasser. Gewaltige Meteoriteneinschläge lassen diesen Urozean aber immer wieder verdampfen.Vor 4 Milliarden Jahren: Das kosmische Bombardement endet. Erste Hinweise auf Lebewesen finden sich in heute 3,8 Milliarden Jahre altem Gneis-Gestein aus Grönland. Kohlenstoffablagerungen in diesen Felsen sind womöglich Überreste von Einzellern. Sollte der Gneis jedoch vulkanischen Ursprungs sein, wie einige Experten behaupten, spräche dies gegen die Einzeller-Hypothese.Vor 3,5 Milliarden Jahren: Im damaligen Urozean entsteht das heutige australische Pilbara-Gestein.Vor 2,5 Milliarden Jahren, vielleicht aber auch viel früher: Cyanobakterien "erfinden" die Photosynthese. Sauerstoff reichert sich in der Erdatmosphäre und in den Ozeanen an.