Was war vor Millionen von Jahren Leben auf der Erde?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Eine starke Zunahme der Zahl biologischer Arten, die als "kambrische Explosion" bezeichnet wird, eröffnete das Phanerozoikum - das Äon des "expliziten Lebens". Aber auch das „geheime“Leben der Vorzeit war sehr vielfältig, unter anderem entstanden gigantische Formen. Die Entdeckung der Geheimnisse dieser unglaublich alten Fauna wurde durch Entdeckungen in Russland ermöglicht.

Die ersten Spuren makroskopischer mehrzelliger Lebewesen mit weichem Körper, die sorgfältig dem Präkambrium zugeschrieben werden konnten, wurden in den 1860er Jahren in der Region Neufundland gefunden. Im 20. Jahrhundert wurden in Namibia und Australien bedeutende Funde gemacht. Auf dem Territorium unseres Landes wurden im Bohrkern (Ukraine, Krim, Ural) separate Fossilien gefunden.

Dabei handelte es sich um kleine Abdrücke, die entweder Scheiben oder Kuchen ähnelten, die nicht einmal sofort als Abdrücke von Lebewesen erkannt wurden: Manche glaubten, es handele sich um Spuren geologischer Prozesse. Das Problem war, dass das Alter des Gesteins zunächst nicht zuverlässig bestimmt werden konnte und einige Forscher die Funde dem Kambrium, Sillur oder Ordovizium zuschrieben.

Gewissheit gab es erst 1957, als die in Großbritannien gefundenen Abdrücke einer Kreatur namens Charnia eindeutig in die präkambrische Zeit datiert wurden.

Interessant ist nicht nur die Tatsache, dass die Überreste einer großen Gruppe präkambrischer Tiere entdeckt wurden, sondern auch die Tatsache, dass sich ihr Aussehen und ihre Struktur als äußerst ungewöhnlich erwiesen, als ob sie über außerirdisches Leben sprachen. Aber dieses Leben, genannt Vendian oder Ediacara, Biota, wurde zum ersten massenhaften Auftreten mehrzelliger Organismen im Fossilienbestand, die vor mehr als 600 Millionen Jahren den Ozean bewohnten.

Die Geschichte des umfangreichsten und einzigartigsten Fundortes von Fußabdrücken der vendischen Fauna begann 1972, als der Praktikant AV Stepanov auf der Onega-Halbinsel an der Mündung des Flusses Syuzma (Region Archangelsk) mehrere Fußabdrücke von Organismen fand und den Fund an das Geologische Institut der ANSSSR.

Ein Mitarbeiter des Instituts, Professor B. M. Keller, untersuchte die Abdrücke und stellte ihre Ähnlichkeit mit den Abdrücken der präkambrischen Fauna aus Namibia fest. Bald wurde eine Expedition an die Ufer des Weißen Meeres geschickt, durch die Büsche von Syuzma. An der Fundstelle der Studentin konnte nichts gefunden werden, jedoch traf die Expedition etwa fünf Kilometer flussaufwärts auf einen Aufschluss an einem steilen Ufer.

Auf hervorstehenden Sandsteinblöcken wurden neue Abdrücke gefunden. Im nächsten Jahr wurde an der steilen 15-Meter-"Wand" der Entdecker eine neue Expedition ersetzt, zu der auch N. M. Chumakov und der Autor dieser Zeilen gehörten.

Liegen und Krabbeln

Alles, was wir über die vendische Fauna wissen, ist in Form von dünnen Reliefs auf der Oberfläche des Sandsteins zu uns gekommen. Es gibt sowohl negative als auch positive Darstellungen dieser Wesen.

Wend war das Reich der Dreistrahlsymmetrie. Tribrachidium ist ein klassisches Beispiel für eine solche Kreatur (Foto unten). In Abwesenheit natürlicher Feinde (Vertreter der vendischen Fauna fraßen sich nicht gegenseitig) lag das Tribrachidium friedlich am Boden, und um die von der Strömung von verschiedenen Seiten mitgebrachten Nährstoffmikropartikel nicht zu verpassen, erhielt es drei Mundöffnungen. Dann gelangte durch die drei Äste des Darms Nahrung in den Körper.

Eine andere Art von Tieren in Vendian bestand aus Organismen mit einer bilateralen Struktur, aber im Gegensatz zu späteren Tieren wie Trilobiten hatten der rechte und der linke Körperteil der vendischen Kreaturen keine perfekte Symmetrie.

Sie zeichneten sich durch die sogenannte streifende Reflexionssymmetrie aus, bei der sich gegenüberliegende "Strahlen" in einem "Schachbrett"-Muster gegenüberliegen. Das untere Foto zeigt einen Druck des Dickinsonia-Tiers. Bei einigen Organismen dieser Art, zum Beispiel in Andiva, ist eine Cephalisation deutlich sichtbar - Isolierung der Kopfregion, wahrscheinlich mit empfindlichen Zellen.

Geschützt durch Eis und Kreide

Die Klippe am Flussufer wurde für uns zu einem Fenster in die unvorstellbar ferne Vergangenheit. Ich war mehrere Jahre hintereinander dort und habe uns jedes Jahr neue Funde geschenkt. Im Frühjahr riss das schmelzende Eis von der Küste neue Sandplatten mit Abdrücken der vendischen Ära. All dies war das erste Mal in Russland - in solcher Menge, in solcher Komplexität und in solcher Vielfalt.

Nach einem unglaublichen wissenschaftlichen Erfolg schien es schwer, mehr zu erwarten. Aber wir haben uns dennoch entschlossen, uns umzusehen: Das Weiße Meer ist groß – plötzlich gibt es neue vielversprechende Orte an seinen Ufern. Die Wahl fiel auf die Winterberge, die etwa 200 km des Seewegs von Syuzma entfernt liegen. Hier waren die Aufschlüsse kein Stück eines 10-15 m hohen Flussufers, sondern Ablagerungen von Ton- und Sandsteinschichten mit einer scheinbaren Mächtigkeit von etwa 120 m, die an die Oberfläche ragten. Sie gingen für weitere 700. in die Tiefe der Erde m.

Die Zeit, in der wir leben, ist geprägt von einem ungewöhnlich niedrigen Meeresspiegel: Ein Großteil des Wassers ist durch Polkappen gebunden. In wärmeren und längeren Zeiten gab es so viel Wasser, dass zwischen dem heutigen Schwarzen und Weißen Meer kein Land mehr war.

Grüße von den Vorfahren

Eine der vielversprechendsten Hypothesen betrifft ein Vendian-Tier namens Ausia fenestrata - nur 2 Abdrücke stammen von der Küste des Weißen Meeres (zwei weitere ähnliche Abdrücke wurden in Namibia gefunden).

Fenestrata bedeutet "gefenstert", und tatsächlich wurde das Aussehen dieses Tieres laut den Drucken ursprünglich als eine Art Tasche wiederhergestellt, deren Oberfläche mit großen Löchern übersät ist. Es sah aus wie ein Schwamm, aber die Größe der Löcher stimmte nicht sehr mit dieser Hypothese überein. Später kam ein anderer Gedanke: Was wäre, wenn der Abdruck nicht das vollständige Erscheinungsbild des Tieres, sondern nur einen Teil davon behielt? Der Sack mit "Fenstern" ähnelte auffallend dem Kiemenkorb von Chordaten wie Ascidianen, die zum Typ Tunicata (Tunikaten) gehören.

Bei Tunikaten ist der Korb innen mit einer tunikaähnlichen Hülle bedeckt, die aus einer zelluloseähnlichen Substanz besteht. Ascidien sind mit Lanzetten verwandt - primitiven Chordatier-Tieren, die an der Basis des Baumes aller Wirbeltiere, einschließlich natürlich des Menschen, vorkommen.

Wenn also die Hypothese über die Verwandtschaft von Ausia fenestrata mit den Manteltieren richtig ist, bedeutet dies, dass wir in Sedimenten im Alter von 550 Ma einen evolutionären Zweig ertastet haben, der von der vendischen Fauna zum Menschen führt.

Und vor 25.000 Jahren war die Russische Tiefebene bis auf den Breitengrad von Kiew mit Eis bedeckt - es war eine riesige Masse, die ständig von oben gefror. Und die Erdkruste begann sich unter dem Gewicht des Eises zu biegen. Als das Eis ging, begann der umgekehrte Prozess: Wie beim "Springen" begann sich die Kruste nach oben zu wölben und den Boden der alten Ozeane in den Himmel zu heben.

Die Winterberge, auf denen wir angekommen sind, wachsen immer noch in die Höhe und heben immer höhere Ton- und Sandschichten an, die sich einst unten angesammelt haben. Und das Interessante: An manchen Stellen werden fast kilometerlange Schichten dieser Ablagerungen von Kimberlitrohren durchbohrt – Schloten, durch die Magma an die Oberfläche entwichen ist.

Diese Schächte sind mit teils umgeschmolzener, teils veränderter altertümlicher Materie gefüllt. Und darin befinden sich seltsamerweise Kalksteinblöcke, die nicht im Bezirk sind. Und in den Blöcken - Fossilien mit der Fauna des Kambriums und des Ordoviziums. Woher kommt das alles?

Die Antwort war einfach: Über den Ton-Sand-Schichten sammelten sich über Jahrmillionen andere Sedimente aus den späteren Ozeanen, die jedoch alle diese Sedimente anschließend weggefressen wurden und einzelne Bruchstücke des Kalkbodens in Kimberlitrohren erhalten blieben. Dort fielen Kalksteinklumpen, die von einer Vulkanexplosion hochgeschleudert wurden. Nachdem die Natur die Bodensedimente des Kambriums und Ordoviziums zerstört hat, hat sie uns die Sedimente des präkambrischen Ozeans freigelegt.

Aufgrund der Tatsache, dass diese Ablagerungen über Jahrmillionen von anderen Gesteinen bedeckt waren, sind die alten Schichten, in denen sich Ton und Sandstein abwechseln, sehr frisch: Die Tone haben ihre Elastizität nicht verloren, es gibt keine Spuren starker Verformungen und daher die Winterberge wurden zu einem einzigartigen Ort mit dünnen und klaren Abdrücken der vendischen Fauna.

Ascidia und ihr "Korb"

Schrott als Werkzeug des Wissens

Als wir mit der Erforschung der vendischen Biota begannen (der Begriff „Vendian“wurde übrigens bereits 1952 vom Akademiemitglied BS Sokolov vorgeschlagen), hatten wir nur wenige Muster von Drucken dieser mysteriösen Tiere. Dank Expeditionen in die Winterberge, die auch in den 1990er Jahren nicht aufhörten, wurde heute in Russland eine Sammlung von etwa 10.000 Proben gesammelt, deren Beschreibung vorrangig russischen Paläontologen zukommt.

Dies ist eine Sammlung von weltweiter Bedeutung, die insbesondere Exemplare jener Tiere umfasst, deren Abdrücke auch in Neufundland, dem Ural, Australien und Namibia gefunden wurden.

Wie funktioniert die Fingerabdrucksuche? Auf der Höhe der Klippe ragt eine Sandsteinplatte heraus. Es ist nicht klar, ob da was drauf ist oder nicht. Um das herauszufinden, müssen mehrere Tonnen Sediment mit Brecheisen und Schaufeln entfernt und ein Teil der Plattenoberfläche freigelegt werden. Dann wird die Platte aufgespalten und Stück für Stück abgesenkt.

Schwere Sandsteinblöcke müssen auf der Rückseite geschleift werden. Unten am Ufer werden Fragmente der Platte nummeriert und zusammengesetzt. Dann drehen sie es um. Die Drucke, falls vorhanden, befinden sich auf der nach unten weisenden Seite der Platte. Aber sie sind immer noch nicht zu sehen, da der Sandstein mit Lehm bedeckt ist.

Jetzt müssen Sie den Ton mit einem Pinsel und Wasser sehr vorsichtig abwaschen und die gewünschten Drucke finden. Die Funde müssen in den Strahlen der untergehenden Sonne fotografiert werden, damit das Relief bei schwachem Licht besser zur Geltung kommt. Schon aus dieser Kurzgeschichte wird klar, dass die Entnahme von Proben körperlich harte Arbeit ist. Aber die harten Bedingungen der Expeditionen entschädigen für die wahnsinnige Aufregung der Entdecker, die Gelegenheit hatten, in die mysteriöse Seite der Geschichte des Lebens auf der Erde zu blicken.

In einer Welt der Nicht-Selbstverständlichkeit

Paläontologen, die mit der phanerozoischen Fauna arbeiten, beschäftigen sich oft mit echten Fossilien - Muscheln, Muscheln, Zähne, Knochen, versteinerte Eier. Die vendische Fauna wurde vor der Ära der aktiven Biomineralisierung, die dem Kambrium innewohnt, geboren.

Die meisten dieser seltsamen Kreaturen hatten keine Skelette, keine harten Schalen, keine harten Schalen. Ihre Körper waren weich, oft quallenartig, und nur wenige Arten rühmten sich eines papierdünnen Rückenschildes oder einer röhrenförmigen Chitinscheide.

Daher beschäftigen sich die vendischen Fauna-Spezialisten nur mit Reliefs auf dem zementierten Sand, der einst den gallertartigen Körper umhüllte, der fast spurlos verschwand. Daher die unglaubliche Schwierigkeit, diese Tracks zu interpretieren. Hier sind nur einige Beispiele.

Eine der charakteristischen Druckarten sind die sogenannten Radialzinkenscheiben. Zunächst wurden sie als Spuren von quallenähnlichen Organismen gedeutet, die die entsprechenden Bezeichnungen wie „cyclomedusa“erhielten. Es wurde angenommen, dass diese Quallen nicht frei schwimmen, sondern ständig auf dem Boden sitzen (wie einige moderne Arten).

Diese Deutung setzte sich durch, bis man in der Nähe der Scheiben Abdrücke einiger federähnlicher Kreaturen fand, woraufhin ein ganz anderes Bild gezeichnet wurde: "Zyklomedusen" sind nur Spuren der sogenannten Befestigungsscheiben. Der Organismus entwickelte sich folgendermaßen: Die Larve sank zu Boden, ihre Basis wuchs, die nach und nach mit Sand bedeckt wurde.

Und schon aus der Basis wuchs ein Stängel mit seitlichen Ästen, mit deren Hilfe sich das Tier ernährte. Als die Kreatur starb, blieb der Scheibenabdruck häufiger als der Stammabdruck, obwohl letzterer für die primitive Fauna Zyklopengrößen erreichen konnte - bis zu 3 m Höhe bei einem Scheibendurchmesser von etwa 1 m.

Ein weiteres Lehrbuchbeispiel ist Dickinsonia. Die von dieser Kreatur hinterlassenen Abdrücke ähneln den Blättern geäderter Pflanzen. Vielleicht ist das die Pflanze? Oder ein Pilz? Oder etwas anderes? Wenn dies ein Tier ist, wo ist dann seine Mundöffnung und wo ist das Anal? Der Autor dieser Zeilen verteidigte die Hypothese, dass es sich um einen Vertreter der Fauna handelt, aber ich musste mich etwa zwei Jahrzehnte lang gegen Missverständnisse vieler Kollegen wehren.

Eines meiner Hauptargumente läuft darauf hinaus, dass der Abdruck, den wir eher für die Spur des gesamten Tieres halten, eigentlich nur von einer dünnen, papierartigen Hülle gebildet wird, durch die die Elemente der inneren Struktur „durchscheinen“ . Gleichzeitig gibt es mehrere Drucke, die deutlich zeigen, dass sich so etwas wie ein Heiligenschein, ähnlich einem Abdruck von Weichgewebe, über die gerippte Zone hinaus erstreckt.

Die Zugehörigkeit von Dickinsonia zu Tieren konnte jedoch erst dann endgültig nachgewiesen werden, als die Krabbelspuren dieser Kreaturen gefunden und untersucht wurden. Die Spuren des sich bewegenden Bauches sind verschwommener. Wenn am Ende des Weges die Dickinsonia gestorben ist, ist die Spur der Muschel ganz anders - klar. Dies ist also ein Tier: Es bewegte sich selbstständig und nahm anscheinend Nahrung in Form von Bakterien von unten durch die Oberfläche seines Bauches auf.

Fraktale und Symmetrie-Seltsamkeiten

Eines der ersten Exemplare der vendischen Fauna, das von einheimischen Wissenschaftlern beschrieben wurde, war die Vendia. Der Abdruck wurde in einem Bohrkern aus einem Brunnen in der Region Archangelsk gefunden. Das Tier hatte eine zweiseitige, zweiseitige Körperstruktur mit deutlicher Segmentierung, die es ermöglichte, dieses Lebewesen sogar als "nackter Trilobit" zu bezeichnen (echte Trilobiten traten bekanntlich im Kambrium auf).

Aber selbst dann ist B. M. Keller bemerkte, dass sich der linke und der rechte Teil der Segmente nicht gegenüberliegen, sondern gewissermaßen schachbrettartig. Es stellte sich heraus, dass dieses Phänomen, das ich "Weidende Reflexionssymmetrie" nannte, bei vendischen Tieren sehr häufig vorkommt, was ein weiteres Rätsel ist, da im Kambrium nichts dergleichen beobachtet wird.

Anscheinend ist eine so seltsame Symmetrie bilateraler Lebewesen mit einigen Besonderheiten des Wachstums und der Entwicklung des Organismus verbunden - vielleicht gab es ein sogenanntes spiralförmiges Wachstum, das beispielsweise für Pflanzen charakteristisch ist und in abwechselnder Teilung der einen oder anderen Gruppe bestand von Zellen.

Bei Rangomorphen - federartigen Organismen vom Typ Cyclomedusa (sie wurden oben diskutiert) - wird nicht nur die Symmetrie der streifenden Reflexion beobachtet, sondern auch die Fraktalität der Struktur. Vom Hauptstamm gehen Röhren aus, die sich dann in gleicher Weise verzweigen, und neue Äste verzweigen sich wieder.

Charnia ist eine der seit langem bekannten Formen der vendischen Fauna. Es gehört zu den sogenannten federartigen Organismen und ist höchstwahrscheinlich ein Tier, das einen anhänglichen Lebensstil führte. Charnia, sowie einige andere ähnliche Formen, ähnelten in ihrem Aussehen Farnbüschen, die aus dem Meeresboden wuchsen.

Die vom Hauptstamm ausgehende Verzweigung der Gefäße hatte eine fraktale Struktur, die eines der charakteristischen Merkmale der vendischen Fauna ist. Es gab auch röhrenförmige Kreaturen im Vendian, die sich ähnlich am Boden "festhielten".

Neben bilateralen Lebewesen mit gleitender Reflexionssymmetrie sind im Vendian auch interessante Organismen mit Dreistrahlsymmetrie bekannt, die auch für nachfolgende Epochen untypisch ist. Dazu gehört zum Beispiel das Tribrachidium, dessen Abdruck einem dreistrahligen Hakenkreuz ähnelt, das in einen Kreis eingeschrieben ist (höchstwahrscheinlich sind dies Spuren der Kanäle des Verdauungssystems, die zu den drei Mundöffnungen führen).

Dazu gehören auch Ventogirusse - das sind eiförmige Kreaturen mit einem komplexen System von inneren Hohlräumen, das auf drei Kammern basiert.

Kalt für die Giganten

Je mehr Daten über die Vielfalt der vendischen Fauna uns der Fossilienbestand liefert, desto akuter ist die Frage nach dem Platz der vendischen Biota im Evolutionsbaum. Wer waren die Vorfahren dieses erstaunlichen Wasserlebens, und können Sie seine Nachkommen unter den Tieren späterer Epochen finden?

Offensichtlich waren vendische Organismen nicht die ersten vielzelligen Tiere. Im National Glacial Park in Montana (USA) und in Australien wurden Abdruckketten vielzelliger Lebewesen gefunden, die vor 1600-1200 Millionen Jahren lebten. Die Abdrücke, die wie eine Kette aus kleinen Perlen aussehen, stammen vermutlich von einem kolonialen Meerestier vom Typ Hydroidpolyp.

Dieses Leben ist eine Milliarde Jahre älter als das vendische, aber … keine anderen prävendischen Spuren mehrzelliger Organismen, insbesondere keine Vorfahren, wurden bisher gefunden. Dies lässt vermuten, dass die Entstehung der Vielzelligkeit bei Tieren vielleicht kein einmaliger Evolutionssprung war, sondern eine Art Strategie. Zum Beispiel gibt es auch heute noch einige Flagellaten-Protozoen, die entweder als separate einzellige Organismen leben oder sich in Kolonien versammeln, die als einzelner Organismus fungieren. Wenn der Schwamm auf einem Sieb in einzelne Zellen gerieben wird, können die Zellen wieder zusammenkommen.

Es wurden sogar Experimente durchgeführt, bei denen sich die Zellen des Embryos eines vielzelligen Organismus bei einer Änderung der Umgebungsparameter (Temperatur, Salzgehalt) auflösten und einzellig wurden. Es ist also möglich, dass es keine kontinuierliche Linie mehrzelliger Organismen von "Perlen" von Montana bis zur vendischen Fauna gibt, aber Generationen von einzelligen Formen können zwischen ihnen liegen.

Der vendische Gigantismus findet seine Erklärung wahrscheinlich in den besonderen natürlichen Bedingungen dieser Umgebung und jener Zeit. Tatsache ist, dass die reichsten Fundorte dieser Fauna dort gefunden werden, wo sich am Boden keine Karbonate angesammelt haben. Und dies ist eine Eigenschaft von Kaltwasserbecken - in ihnen sind die Hauptsedimente Schluff, Ton und Sand.

Kaltes Wasser enthält mehr Sauerstoff, es vermischt sich ständig und holt die organischen Nährstoffe von unten nach oben. Vendische Tiere fraßen sich nicht gegenseitig - sie nahmen Mikropartikel aus dem Wasser oder vom Boden auf, was ihnen ein langes Leben und die Fähigkeit verlieh, sich zu großen Formen zu entwickeln.

Höchstwahrscheinlich war es jedoch die Erwärmung des Planeten und die Verringerung der Anzahl kalter Meere, die das Aussterben der vendischen Fauna verursachten. Im Kambrium sehen wir ein ganz anderes Leben – insbesondere angepasst an das Leben in sauerstoffärmeren Gewässern. Aber der Prozess der Biomineralisierung begann aktiv und Tiere begannen, starke Skelette, Muscheln und Muscheln zu erwerben.

Die Frage, ob es unter den Tieren des Kambriums heute Nachkommen der vendischen Fauna gibt, ist positiv zu beantworten, bleibt aber Gegenstand heftiger wissenschaftlicher Diskussionen. Insbesondere finden wir diese Nachkommen bei Weichtieren, Arthropoden und Coelenteraten. Es gibt viele ausgestorbene Tierklassen, die im Kambrium lebten, aber ihre Wurzeln im Vendian haben.