Älteste intakte Pigmente entdeckt

Uralte Farben: Forscher haben die bisher ältesten intakten Pigmente entdeckt. Bei den 1,1 Milliarden Jahre alten Farben aus marinen Sedimenten handelt es sich um sogenannte Porphyrine: Stoffe, die unter anderem in dem Fotopigment Chlorophyll vorkommen. Diese Pigmente belegen, dass die Ozeane vor einer Milliarde Jahren von fotosynthetischen Cyanobakterien dominiert wurden – und erklären damit auch, warum damals noch kein komplexes Leben entstehen konnte.

Pigmente machen unsere Welt bunt – und spielen für das Leben auf unserem Planeten eine herausragende Rolle. Während Melanin bei vielen Tieren für die entscheidende Färbung sorgt und unter anderem Schutz vor UV-Licht bietet, kommt bei Pflanzen, Algen und Cyanobakterien vor allem dem Chlorophyll eine herausragende Bedeutung zu: Es verleiht ihnen ihre meist grünliche Farbe und ist für den Prozess der Fotosynthese essentiell.

Fossile Chlorophyll-Relikte

Ein uraltes Relikt dieses Pigments haben Wissenschaftler um Nur Gueneli von der Australien National University in Canberra nun in marinem Sedimentgestein aus dem Taoudenni-Becken in Westafrika gefunden. Sie isolierten aus einer 1,1 Milliarden Jahre alten Probe sogenannte Porphyrine – organische Purpurfarbstoffe, die auch in Form von Chlorophyll vorkommen.

„Die rosafarbenen Pigmente sind fossile Überreste dieser Lichtsammler und wurden einst von fotosynthetischen Organismen produziert, die in einem urzeitlichen Ozean lebten, der inzwischen längst verschwunden ist“, sagt Gueneli. Das Besondere: Mit ihrem hohen Alter sind die Porphyrine die ältesten intakten Pigmente, die bisher aus der geologischen Überlieferung bekannt sind. Den bisherigen Rekord hielten demnach 600 Millionen Jahre jüngere Farbfunde.

Hindernis für die Evolution

Isotopenanalysen der aus dem zuvor pulverisierten Gestein extrahierten Pigmente offenbarten, welche Wesen den Farbstoff zu Lebzeiten für die Fotosynthese genutzt hatten: winzige Cyanobakterien. Damit belegt der Fund dem Forscherteam zufolge auch, warum in den Ozeanen vor 1,8 bis 0,8 Milliarden Jahren noch keine komplexeren Mehrzeller wie Tiere existierten.

Einer gängigen Hypothese nach verhinderte damals die begrenzte Verfügbarkeit größerer Nahrungspartikel wie Algen die Entwicklung komplexer Lebensformen. „Unsere Untersuchung der fossilen Pigmente bestätigt, dass die Basis der marinen Nahrungskette von Cyanobakterien dominiert wurde, während planktonische Algen rar waren“, berichtet Gueneli.

Energieschub dank Algen

„Algen sind zwar ebenfalls mikroskopisch, aber tausendmal größer als Cyanobakterien und eine viel reichere Nahrungsquelle“, erklärt sein Kollege Jochen Brocks. Die winzigen Mikroorganismen stellten demnach schlicht zu wenig Energie zur Verfügung. „Vor 650 Millionen Jahren verschwanden die von Cyanobakterien dominierten Meere und Algen begannen sich zu verbreiten. Sie lieferten dann jenen Energieschub, der für die Evolution komplexer Ökosysteme mit großen Tieren, einschließlich des Menschen, nötig war“, schließt der Forscher. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018; doi: 10.1073/pnas.1803866115)

(Australien National University, 10.07.2018 – DAL)