Wie die Schneeball-Erde die Entstehung des vielzelligen Lebens förderte

BerlinVor etwa 700 Millionen Jahren erlebte die Erde eine Periode namens Snowball Earth, in der Gletscher bis zum Äquator vordrangen. Während dieser Zeit begannen mehrzellige Organismen zu entstehen. In den eine Milliarde Jahren zuvor dominierten einzellige Eukaryoten das Leben auf der Erde, aber ihre Vorherrschaft endete, als sich das mehrzellige Leben entwickelte und ausbreitete.

Multizellularität trat bei Tieren, Pflanzen und Pilzen auf. Diese gleichzeitige Entwicklung wirft Fragen auf. Warum dauerte es über eine Milliarde Jahre, bis es geschah? Einige vermuten, dass der Sauerstoffgehalt hoch genug sein musste, aber diese Theorie erklärt nicht vollständig das Zeitfenster.

Eine neue Studie im Fachjournal Proceedings of the Royal Society B untersucht, wie die besonderen Bedingungen der Snowball-Earth-Periode die Entwicklung von mehrzelligem Leben begünstigt haben könnten.

• Erhöhte Viskosität der Ozeane
• Ressourcenknappheit

William Crockett, ehemaliger SFI-Forscher im Bereich Komplexitätsforschung und nun Doktorand am MIT, ist der Hauptautor der Studie. Für Crockett ist es erstaunlich, dass harsche Bedingungen wie ein gefrorener Planet größere und komplexere Organismen unterstützen könnten. Er ging davon aus, dass Arten entweder aussterben oder kleiner werden würden.

Die Autoren nutzten Skalierungstheorien, um ihre Hypothese zu untersuchen. Sie schlugen vor, dass ein früher tierischer Vorfahre ähnlich wie schwimmende Algen agierte, jedoch anstatt Sonnenlicht zu nutzen, Beute jagte. Während der Snowball-Earth-Periode könnten diese Organismen größer und komplexer geworden sein. Im Gegensatz dazu hätten sich einzellige Organismen wie Bakterien verkleinert.

Als die Gletscher schmolzen, konnten sich größere Organismen weiter ausbreiten. Laut der Studie führte während der Schnee-Erde-Epoche der Mangel an Sonnenlicht und die geringere Photosynthese zu weniger Nährstoffen im Meer. Größere Organismen konnten mehr Wasser bewältigen und hatten bessere Überlebenschancen unter diesen schwierigen Bedingungen.

Christopher Kempes, Professor am SFI, erachtet diese Erkenntnisse als bedeutend. Sie tragen dazu bei, eine fundamentale Veränderung in der Evolution zu erklären. Kempes betont, dass das Verständnis der Entstehung von Vielzelligkeit verdeutlichen kann, wie wir uns von einfachen Lebewesen zu komplexen Gesellschaften entwickelten. Er behauptet, es sei nicht nur Zufall, sondern dass man große evolutionäre Veränderungen vorhersagen kann.

Diese Studie stimmt mit den neuesten Erkenntnissen der Paläontologie überein. Zwei weitere Autoren, der ehemalige SFI Omidyar Postdoctoral Fellow Jack Shaw und Carl Simpson von der University of Colorado, Boulder, waren ebenfalls daran beteiligt. Sie sind der Meinung, dass das Modell gut mit den paläontologischen Forschungsergebnissen übereinstimmt.

Crockett erklärte, dass ihre Studie neue Ansätze bietet, um Merkmale antiker Organismen in Fossilien zu entdecken. Außerdem stellt die Untersuchung neue Methoden für die zukünftige Forschung vor, die es ermöglichen könnten, zu analysieren, wie physische Faktoren die Körper von Lebewesen beeinflussen.

Kempes erläutert die Vorteile der Studie. Sie ermöglicht ein besseres Verständnis der Erdgeschichte, unterstützt Forscher bei der Untersuchung der aktuellen Ökologie und analysiert, wie Organismen in Laboren funktionieren. Dieses Wissen ist wertvoll für Wissenschaftler, die untersuchen, wie sich das Leben in unterschiedlichen Umgebungen verändert und entwickelt.

Eine neue Untersuchung deutet darauf hin, dass die "Schneeball Erde"-Periode nicht nur den Planeten unter Eis begrub, sondern möglicherweise auch zur Entwicklung von mehrzelligem Leben beitrug.