Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Grosse Sauerstoffkatastrophe: mehr Sauerstoff durch Vielzelligkeit

15.01.2013
Das Erscheinen von freiem Sauerstoff in der Erdatmosphäre führte zur Grossen Sauerstoffkatastrophe, bekannt als «Great Oxidation Event».
Auslöser waren die Sauerstoff produzierenden Cyanobakterien, die sich bereits vor 2,3 Milliarden Jahren zu Vielzellern entwickelten. Wie Evolutionsbiologen der Universität Zürich und Göteborg belegen, ging diese Vielzelligkeit mit der Sauerstoffzunahme einher und spielte somit für das heutige Leben auf der Erde eine wichtige Rolle.

Cyanobakterien gehören zu den ältesten Organismen auf der Erde. Sie kommen auch heute noch in Ozeanen, Gewässern und selbst in heissen Quellen vor. Indem sie Sauerstoff produzierten und sich zu Vielzellern entwickelten, spielten sie eine Schlüsselrolle für die Entstehung von Sauerstoff atmenden Organismen. Dies weist ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Evolutionsbiologen der Universität Zürich nach. Gemäss ihren Untersuchungen entwickelten Cyanobakterien die Vielzelligkeit rund eine Milliarde Jahre früher als Eukaryoten – Lebewesen mit einem Zellkern. Fast zeitgleich mit dem Auftauchen von vielzelligen Cyanobakterien beginnt sich Sauerstoff in den Ozeanen und der Erdatmosphäre anzureichern.

Viellzelliges Cyanobakterium
Bild: UZH


Nostochopis: vielzelliges Cyanobakterium mit Algen ähnlichem Wachstum
Bild: UZH

Vielzelligkeit bereits vor 2,3 Milliarden Jahren

Die Wissenschaftler analysierten die Stammesgeschichte lebender Cyanobakterien und kombinierten ihre Ergebnisse mit Daten fossiler Cyanobakterien. Gemäss den Resultaten von Bettina Schirrmeister und Kollegen entstand die Vielzelligkeit der Cynobakterien wesentlich früher, als bisher angenommen wurde. «Die Vielzelligkeit entwickelte sich relativ früh in der Geschichte der Cyanobakterien, vor mehr als 2,3 Milliarden Jahren», erläutert Schirrmeister ihre an der Universität Zürich verfasste Doktorarbeit.

Vielzelligkeit und Grosse Sauerstoffkatastrophe gehen einher

Gemäss den Wissenschaftlern entstand die Vielzelligkeit kurz bevor der freie Sauerstoff in den Ozeanen und der Atmosphäre angestiegen ist. Diese Häufung von freiem Sauerstoff wird als «Great Oxidation Event» bzw. Grosse Sauerstoffkatastrophe bezeichnet und gilt als erdgeschichtlich folgenreichstes Klimaereignis. Aufgrund ihrer Daten vermuten Schirrmeister und ihr Doktorvater Homayoun Bagheri einen Zusammenhang zwischen dem Entstehen der Vielzelligkeit und dem Ereignis. Gemäss Bagheri haben vielzellige Lebewesen oftmals einen effizienteren Stoffwechsel als einzellige. Die Forscher stellen daher die These auf, dass die neu entstandene Vielzelligkeit der Cyanobakterien eine Rolle bei der Auslösung der Grossen Sauerstoffkatastrophe gespielt hat.

Cyanobakterien besetzten freie Nischen

Die gesteigerte Sauerstoffproduktion brachte die ursprüngliche Erdatmosphäre zum Kippen. Da Sauerstoff für viele anaeroben Organismen giftig war, wurden viele anaerobe Bakterienarten verdrängt und ökologische Nischen frei. Die Forscher stellen im Anschluss an das einschneidende Klimaereignis viele neue Arten von vielzelligen Cyanobakterien fest und gehen davon aus, dass diese die frei gewordenen Lebensräume besetzt haben. «Morphologische Änderungen bei Kleinstlebewesen wie Bakterien waren in der Lage, die Umwelt grundlegend und in kaum vorstellbaren Mass zu beeinflussen», schliesst Schirrmeister.

Literatur:
Bettina E. Schirrmeister, Jurriaan M. de Vos, Alexandre Antonelli, Homayoun C. Bagheri. Evolution of multicellularity coincided with increased diversification of cyanobacteria and the Great Oxidation Event. PNAS Early Edition. January 14, 2013. doi: 10:1072/pnas.1209927110/-/DCSupplemental
Grosse Sauerstoffkatastrophe – Great Oxidation Event
Als «Great Oxidation Event» bzw. Grosse Sauerstoffkatastrophe wird der Zeitpunkt vor rund 2,3 Milliarden Jahren bezeichnet. Neu entstandener Sauerstoff konnte nicht mehr chemisch gebunden werden und begann sich als Sauerstoff (O2) im Meerwasser und in der Atmosphäre anzureichern.
Zuvor, in der Ur-Atmosphäre der Erde, war freier Sauerstoff nur in Spuren vorhanden. Alles Leben beruhte ausschliesslich auf anaeroben Prozessen, chemischen Vorgängen, die ohne Sauerstoff abliefen. Mit Entstehung der Cyanobakterien, die mit Hilfe von Licht Wasser oxidierten und als Stoffwechselprodukt Sauerstoff ausschieden, begannen sich die Lebensbedingungen auf der Erde allmählich zu verändern.

Kontakt:
Dr. Bettina Schirrmeister
School of Earth Sciences
University of Bristol
Tel. +44 117 3315239
E-Mail: bettina.schirrmeister@bristol.ac.uk
Dr. Homayoun Bagheri
Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften
Universität Zürich
Tel. +41 44 635 66 23
E-Mail: homayoun.bagheri@ieu.uzh.ch

Nathalie Huber | Universität Zürich
Weitere Informationen:
http://www.uzh.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise