Wien (OTS) – Die wichtigsten Strategien des Lebens entstanden meist
schon weit
zurück in der Erdgeschichte. Um zu verstehen, wie und wann Lebewesen
begannen, Arsen zu nutzen, muss man sogar unglaubliche 2,1 Milliarden
Jahre in die Vergangenheit reisen.
Im Jahr 2010 fand der marokkanisch-französische Geologe
Abderrazak El Albani von der Universität Poitiers in 2,1 Milliarden
Jahre alten Tonschiefern aus Gabun die ältesten Fossilien von
komplexen, koloniebildenden Lebewesen. Die sensationelle Entdeckung
veränderte unser Verständnis der Evolution des Lebens fundamental und
verschob den bekannten Beginn der makroskopischen Mehrzelligkeit um
mehr als 1,5 Milliarden Jahre zurück. Die bis zu 17 cm großen
Fossilien weisen einen mehr oder weniger kugeligen Zentralkörper auf,
der von einem Saum umgeben ist. Daneben gibt es auch gestreckte
Formen, die an abgeflachte Würmer erinnern. Aus geochemischer Sicht
ist das Timing der Entstehung dieser „Gabonionta“ genannten Lebewesen
kein Zufall. Sie folgt einer der größten Umwälzungen der
Erdgeschichte: dem „Great Oxidation Event“. Vor 2,4-2,3 Milliarden
Jahren, während der Huronischen Eiszeit, sammelte sich erstmals
freier Sauerstoff in der Atmosphäre und begünstigte die Entstehung
größerer Lebewesen. Erst mit dem verfügbaren Sauerstoff konnten neue
Wege der Energiegewinnung eingeschlagen werden.
Ein Umweltproblem für die seltsamen Gabonionta war das im
Meerwasser enthaltene Arsen. Zwar war die Arsenkonzentration nicht
höher als im heutigen Meerwasser, aber beim Stoffwechsel der
Gabonionta „rutschte“ Arsen gemeinsam mit dem eigentlich gewünschten
Phosphat in die Körper und begann sich gefährlich anzureichern.
Einmal im Körper, kann Arsen Proteine deaktivieren und stört die
Energie-gewinnung. In höheren Konzentrationen ist Arsen für fast alle
Lebewesen giftig. Trotzdem haben viele Organsimen Wege gefunden,
Arsen als Spurenelement sogar zu nutzen.
Auch im menschlichen Körper finden sich durchschnittlich rund 7
Milligramm Arsen. Irgendwann im Laufe der Evolution haben neue
physiologische Prozesse dazu geführt, Arsen gezielt aufzunehmen und
chemisch unschädlich zu machen. Doch wann ereignete sich dieser
wichtige Schritt der Evolution?
Eine Antwort darauf hat nun ein Team aus Geochemiker*innen und
Geolog*innen der Universität Poitiers in Frankreich und des
Naturhistorischen Museums Wien gefunden. „ In den Fossilien aus Gabun
bemerkten wir Anreicherungen an Arsen, die aber nicht zufällig in den
Organsimen verteilt waren, sondern in klar definierten Bereichen
konzentriert auftraten “, so Studienleiter Abderrazak El Albani.
Das toxische Arsen wurde innerhalb der Lebewesen chemisch
reduziert und auf diese Weise entgiftet. Anschließend wurde das nun
ungefährliche Arsen in ein spezielles Areal innerhalb des Körpers
transportiert und gespeichert. „ Das zeigt, dass diese Lebewesen
erstmals in der Erdgeschichte einen Weg fanden, Arsen unschädlich zu
machen und vielleicht sogar als Spurenelement zu verwerten “, so
Koautor Mathias Harzhauser vom NHM Wien. Nach dem Tod der Organsimen
ging das Arsen wieder Verbindungen mit anderen Elementen ein und
wurde im Mineral Pyrit gebunden. So blieb die chemische Signatur der
Gabonionta über 2,1 Milliarden Jahre im Gestein erhalten!
Drei der sensationellen Fossilien aus Gabun sind als Leihgaben
der Universität Poitiers in Saal 6 des Naturhistorischen Museums Wien
ausgestellt. Die Studie wurde in Nature Communications
veröffentlicht.
Zur Publikation:
El Khoury, A., Somogyi, A., Chi Frau, E., Saleh, F., Chraiki, I.,
Fontaine, C., Aubineau, J., Rollion-Bard, C., Harzhauser, M., El
Albani, A. 2025. A battle against arsenic toxicity by Earth’s
earliest complex life forms. Nature Communications, 16, 4388.
https://doi.org/10.1038/s41467-025-59760-9