Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Überleben auf der Schneeball-Erde

21.09.2017

Globale Vereisung verschaffte Grünalgen vor über 600 Millionen Jahren einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil

Grünalgen bilden das Fundament der Nahrungspyramide auf der Erde und liefern vielen Organismen lebensnotwendige Nährstoffe. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena und vom Marum, Universität Bremen, haben nun gemeinsam mit Kollegen aus anderen Ländern herausgefunden, dass die Algen diese ökologische Bedeutung erst seit dem Ende einer globalen Vereisungsphase vor 635 Millionen Jahren besitzen.


Grünalgen auf der Oberfläche eines Teichs. Dank neuer Fettmoleküle in ihrer Zellmembran konnten sich die Vorgänger dieser Zellen vor über 600 Millionen Jahren massiv ausbreiten.

© dpa

Quelle: Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena

Den Forschern zufolge haben neuartige Fettmoleküle den Grünalgen einen Überlebensvorteil verschafft. Damit konnten sie starken Temperaturschwankungen besser trotzen, denen sie in ihren damaligen Lebensräumen ausgesetzt waren.

Vor 635 Millionen Jahren neigte sich die wahrscheinlich größte und längste Eiszeit der Erdgeschichte dem Ende zu. Zuvor hatten zwei dicht aufeinanderfolgende Kälteperioden den gesamten Globus 85 Millionen Jahre lang fest im Griff. Grünalgen gab es damals möglicherweise schon seit fast einer Milliarde Jahren. Doch vor der großen Vereisung spielten sie für die Entwicklung des Lebens und die Kreisläufe lebenswichtiger Stoffe kaum eine Rolle. Dies änderte sich erst mit dem Ende der Schneeball-Erde.

Aber was beförderte den Aufstieg der zuvor unbedeutenden Grünalgen? Für Hallmann und seine Kollegen liegt der Schlüssel zur Antwort möglicherweise in den sogenannten Stigmasteroiden der Grünalgen. Diese dem Cholesterin verwandten Fettmoleküle sind charakteristisch für Grünalgen und finden sich ausschließlich erst in Gesteinsproben, die jünger als 635 Millionen Jahre alt sind. Stigmasteroide sind Steroide, die 29 Kohlenstoff-Atome enthalten – zum Vergleich: Das bekannte Cholesterin besitzt 27 Kohlenstoff-Atome.

Die Wissenschaftler analysierten Gesteinsproben aus allen Teilen der Erde, die vor, während und nach der großen Vereisung abgelagert worden waren. Das Ergebnis: In Gesteinsproben der späten Eiszeit und der folgenden eisfreien Zeit sind C-29-Steroide durchgängig am häufigsten vertreten. Proben davor enthalten dagegen gar keine Stigmasteroide. „Egal, ob in den Tropen oder an den Polen, ob in Süßwasser- oder Meeressedimenten – wir finden sie davor einfach nicht“, erklärt Yosuke Hoshino, der Erst-Autor der neuen Studie.

Etwas müssen die längeren Fettmoleküle also an sich haben, dass sie innerhalb relativ kurzer Zeit einen wahren Siegeszug angetreten haben und seither von Zellen auf dem ganzen Globus verwendet werden. Frühere Laborexperimente anderer Wissenschaftler brachten Hallmann und sein Team dann auf die richtige Spur: Wenn Zellen diese langen Moleküle in ihre Zellmembran einbauen, werden sie widerstandsfähiger gegenüber Temperaturschwankungen.

Und solche gab es auch während der Millionen Jahre langen völligen Vereisung der Erde. Einer Modellstudie zufolge bilden sich selbst bei einer derart langen Vereisung auf den Landflächen eisfreie Bereiche. Dort verwitterte das Gestein zu Staub, wurde vom Wind weggetragen und sammelte sich an anderen Stellen wieder an. Durch die Sonneneinstrahlung erwärmte sich der dunkle Gesteinsstaub schneller als das helle Eis, und an manchem Stellen schmolzen kleine Löcher in die Gletscher. „Oasen, in denen sich wahrscheinlich viele Organismen sammelten – die aber auch großen Temperaturschwankungen ausgesetzt waren“, erklärt Hallmann.

Die neuen Ergebnisse fügen sich zu einem schlüssigen Bild eines wichtigen Abschnitts in der Frühzeit der Evolution: Zunächst gelang es einigen wenigen Grünalgen-Zellen dank zufälliger Mutationen neue, längere Steroide zu produzieren. Sie konnten dadurch den großen Temperaturunterschieden in den Gletscherteichen besser trotzen als ihre Mitbewohner und vermehrten sich schneller. Von nun an dominierten sie für viele Jahrmillionen die Weltmeere.

Originalveröffentlichung:
Cryogenian evolution of stigmasteroid biosynthesis
Y. Hoshino, A. Poshibaeva, W. Meredith, C. Snape, V. Poshibaev, G.J.M. Versteegh, N. Kuznetsov, A. Leider, L. van Maldegem, M. Neumann, S. Naeher, M. Moczydłowska, J.J. Brocks, A.J.M. Jarrett, Q. Tang, S. Xiao, D. McKirdy, S. Das, J. Alvaro, P. Sansjofre, C. Hallmann
Science Advances online; 20 September, 2017

Kontakt:
Dr. Christian Hallmann
Max-Planck-Forschungsgruppenleiter Universität Bremen
Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Marum – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen
Telefon:+49 4212 186-5820
E-Mail: challmann@bgc-jena.mpg.de

Dr. Eberhard Fritz
Research Coordinator, Head Public Relations
Max-Planck-Institute for Biogeochemistry
Tel.: + 49 (0) 36 41 - 57 68 00

Dr. Christian Hallmann, Max-Planck-Forschungsgruppenleiter Universität Bremen | Max-Planck-Institut für Biogeochemie, Jena
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Genetische Vielfalt schützt vor Krankheiten
23.05.2018 | Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

nachricht Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt
22.05.2018 | Technische Universität München

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: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Im Focus: Achema 2018: Neues Kamerasystem überwacht Destillation und hilft beim Energiesparen

Um chemische Gemische in ihre Einzelbestandteile aufzutrennen, ist in der Industrie die energieaufwendige Destillation gängig, etwa bei der Raffinerie von Rohöl. Forscher der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickeln ein Kamerasystem, das diesen Prozess überwacht. Dabei misst es, ob es zu einer starken Tropfenbildung kommt, was sich negativ auf die Trennung der Komponenten auswirken kann. Die Technik könnte hier künftig automatisch gegensteuern, wenn sich Messwerte ändern. So ließe sich auch Energie einsparen. Auf der Prozesstechnik-Messe Achema in Frankfurt stellen sie die Technik vom 11. bis 15. Juni am Forschungsstand des Landes Rheinland-Pfalz (Halle 9.2, Stand A86a) vor.

Bei der Destillation werden Flüssigkeiten durch Verdampfen und darauffolgende Kondensation des Dampfes in ihre Bestandteile getrennt. Ein bekanntes Beispiel...

Im Focus: Vielseitige Nanokugeln: Forscher bauen künstliche Zellkompartimente als molekulare Werkstatt

Wie verleiht man Zellen neue Eigenschaften ohne ihren Stoffwechsel zu behindern? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München veränderte Säugetierzellen so, dass sie künstliche Kompartimente bildeten, in denen räumlich abgesondert Reaktionen ablaufen konnten. Diese machten die Zellen tief im Gewebe sichtbar und mittels magnetischer Felder manipulierbar.

Prof. Gil Westmeyer, Professor für Molekulare Bildgebung an der TUM und Leiter einer Forschungsgruppe am Helmholtz Zentrum München, und sein Team haben dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

„Data Science“ – Theorie und Anwendung: Internationale Tagung unter Leitung der Uni Paderborn

18.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Rotierende Rugbybälle unter den massereichsten Galaxien

23.05.2018 | Physik Astronomie

Invasive Quallen: Strömungen als Ausbreitungsmotor

23.05.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Matrix-Theorie als Ursprung von Raumzeit und Kosmologie

23.05.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics