Das Leben

Die Entfaltung des Lebens auf der Erde

Prokaryoten (Bakterien und Archaen, links) waren die ersten Lebewesen auf der Erde; die Entstehung
der Eukaryoten (rechts eine Pflanzenzelle) schuf die Basis für die Entstehung höheren Lebens.
Abbildungen aus wikipedia, siehe >> hier und >> hier.

Eine Welt für Bakterien

Die 3,2 Milliarden Jahre alten allgemein anerkannten Mikrofossilien (>> hier) ähneln fadenförmigen Bakterien; geochemische Indizien für Fotosynthese sind sogar noch älter. Auch heute gibt es Bakterien, die mittels Fotosynthese (>> mehr) Sonnenlicht nutzen - die Cyanobakterien. (Die heutige Reaktion ist aber so komplex, dass frühe Cyanobakterien kaum genau so funktioniert haben dürften.) Alle frühen Lebensformen waren einfache einzellige Lebewesen - Bakterien. Erst 1977 erkannte der amerikanische Mikrobiologe Carl Woese, dass die Bakterien aus zwei grundverschiedenen Abstammungslinien bestehen und unterschied die Eubacteria (Echte Bakterien) und die Archaebacteria (Urbakterien), heute Archaea - eingedeutscht Archaeen oder Archaebakterien - genannt. Die Unterschiede erscheinen zunächst wenig aufregend, da sie in der Zellmembran, den Ribosomen und im Stoffwechsel liegen; dennoch rufen die Archaeen heute großes Interesse hervor, denn sie besiedeln – neben Meeren, Süßwasserseen und Böden – auch zahlreiche extreme Lebensräume. Dort kommen sie unter Bedingungen vor, die denen auf der Erde zu Beginn des Lebens (>> mehr) nahe kommen; und daher hoffen die Forscher, durch sie Hinweise auf das frühe Leben auf der Erde zu erhalten. Heute sieht man - vor allem durch die verbesserte Kenntniss der Vorgänge auf biochemischer Ebene - die Bakterien ohnehin ganz anders als noch vor einigen Jahren: Die Achaeen werden neben den Echten Bakterien und den Eukaryoten (siehe >> unten) als eine der drei fundamentalen “Domänen” des Lebens eingestuft (>> mehr); den drei großen Reichen der Vielzeller (Pflanzen, Tieren und Pilzen) stehen mehrere Dutzend Reiche der Bakterien gegenüber, die sich untereinander und von Pflanzen, Tieren und Pilzen ebenso stark voneinander unterscheiden wie Pflanzen, Tiere und Pilze.

Prokaryotenzelle. Das Erbmaterial DNS ist nicht in einem Zellkern
eingeschlossen. Abbildung von Mariana Ruiz Villarreal, aus wikipedia
commons, >> Abb. Prokaryot (abgerufen 23.7.2008), Public Domain

Archaea und Echte Bakterien werden von den Biologen als Prokaryoten zusammengefasst; bei den Prokaryoten ist das Erbmaterial nicht von einer Membran umgeben, sie besitzen

Zeit “erfanden” die Bakterien fast alle biochemischen Möglichkeiten des Lebens, die vor allem auf 20 Aminosäuren und aus diesen gebildeten ein- bis zweihundert Eiweißstrukturen beruhen. In dem riesigen Zeitraum, mit ihren riesigen Zahlen und ihrer schnellen Vermehrungsrate konnten die Bakterien ungezählte Möglichkeiten chemischer Reaktionen ausprobieren, und die natürliche Auslese (>> mehr) filterte aus den sich selbst erhaltenden diejenigen heraus, die Vorteile mit sich brachten - aus den so gefundenen Lösungen besteht das Leben im wesentlichen hoch heute. Die Vielzeller kombinierten die Lösungen der Bakterien, fügten aber kaum Neues hinzu (siehe >> hier). Mit der Vielfalt der Bakterien entstanden erste Ökosysteme: Heterotrophe Bakterien fraßen die Primärproduzenten (siehe folgenden Abschnitt), und Bakterien wurden möglicherweise selber von anderen heterotrophen Bakterien gefressen: So entstanden ganze Nahrungsketten. Bakterien, auch solche aus der sauerstofffreien Frühzeit der Erde, machen auch heute schätzungsweise mehr als die Hälfte aller Biomasse auf der Erde aus; sie spielen eine zentrale Rolle in vielen Lebensvorgängen: Unter anderem leben sie im Pansen von Rindern und Kühen, wo sie Zellulose aus Gras abbauen und die damit die Nährstoffe den Tieren erst zugänglich machen; sie reinigen unser Wasser; besorgen die Verrottung organischer (und vieler anderer) Abfälle; erzeugen Vitamine in unserem Darm und holen den Stickstoff aus der Luft, den die Pflanzen sonst nicht verwerten könnten. Mikroorganismen besiedeln auch die Gesteinsporen der Lithosphäre, diese “tiefe Biosphäre” ist erst seit einigen Jahren bekannt und noch kaum erforscht. Andere Bakterien aber gelangen an die Erdoberfläche und sollten eine Erfindung machen, die die Erde veränderte: die Fotosynthese.

Die Erfindung der wichtigsten chemischen Reaktion der Welt:
Die Fotosynthese

Die Fotosynthese ermöglichte den Bakterien, Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln und so zum Aufbau organischer Substanzen zu nutzen. Wie diese Erfindung geschah, ist nicht bekannt; offensichtlich geschah sie früh in der Geschichte des Lebens. Die Cyanobakterien verfügen bereits über ein komplexe, zweistufige Fotosynthese. Die Biologen vermuten, dass zuerst eine einfachere, einstufige Fotosynthese auf der Basis von (in der Erdfrühzeit reichlich vorhandenem) Schwefelwasserstoff entstand, wie sie noch heute bei einigen Bakterien vorkommt. Aus dieser entwickelte sich dann die heute verbreitete, zweistufige Fotosynthese, bei der Sauerstoff entsteht: In einer ersten Stufe erzeugt die Fotosynthese zwei energiereiche Moleküle (ATP und NADPH), und mit denen in einer zweiten Stufe das Zuckermolekül Glucose. Glucose kann von Lebewesen gespeichert werden und dient als Ausgangsmaterial für die Gewinnung von Energie und zur Herstellung komplexerer organischer Verbindungen.

Die Fotosynthese ist die wohl wichtigste chemische Reaktion in der Natur. Sonnenlicht ist reichlich vorhanden, und so wurde die Fotosynthese bald zum vorherrschenden Weg, wie in der Natur organische Substanz aufgebaut wird. Zur Fotosynthese fähige Organismen, einige Bakterien und die meisten Pflanzen, werden photoautotroph genannt. Gemeinsam mit den chemoautotrophen Bakterien (>> hier) bilden die photoautotrophen Organismen die Primärproduzenten, die Basis aller anderen Lebensprozesse (mehr >> hier). Noch heute wird etwa die Hälfte des Luftsauerstoffs von Bakterien erzeugt (und beruht die Erzeugung der anderen Hälfte im Grunde auf “eingewanderten Bakterien, siehe >> hier).

reaktionsfreudig und war für die meisten der frühen Lebewesen ein Gift - für sie war die vor 2,4 Milliarden Jahren beginnende Freisetzung von Sauerstoff in die Atmosphäre eine Katastrophe. Sauerstoff reagiert auch mit freien organischen Substanzen und zerstört diese - ein Grund, warum die Entstehung des Lebens unter den heutigen Bedingungen in der Atmosphäre nicht wiederholt werden kann (und die “Urzeugung” (>> mehr) unmöglich ist). Die meisten der früheren Lebewesen konnten nur in sauerstofffreien Refugien überleben. Einige Lebewesen kamen mit dem Sauerstoff aber zurecht; und ihnen eröffnete der Sauerstoff eine hervorragende neue Energiequelle. Während heterotrophe Organismen organische Moleküle in der Abwesenheit von Sauerstoff nur durch Gärung abbauen konnten, nutzten die Organismen mit Sauerstoff die Oxydation zur „chemischen Verbrennung“ der Nährstoffe. (Nebenbei: Dies erklärt, warum der Nährwert von Nahrungsmitteln in Kalorien angegeben wird, der Einheit für Wärme.) Was die chemische Verbrennung bedeutet, zeigt der Vergleich der alkoholischen Gärung mit der Oxydation von Glucose, vor allem in Hinblick auf das dabei erzeugt ATP (ATP hatten wir schon oben bei der Fotosynthese kennengelernt, es ist die “universelle Energiewährung” der lebenden Zelle, die gebraucht wird, um Strukturen aufzubauen und Arbeit zu leisten):

• Gärung: Glucose (C₆H₁₂O₆) -> Ethanol (2 C₂H₅OH) + Kohlendioxid (2 CO₂) + Energie (2 ATP)
   
• Oxydation: Glucose (C₆H₁₂O₆) + Sauerstoff (6 O₂) -> Kohlendioxid (6 CO₂) + Wasser (6 H₂O) + Energie (38 ATP)

Diese letzte, auch Zellatmung genannte Reaktion ist chemisch gesehen die Umkehrung der Fotosynthese; letztlich wird Sonnenenergie also durch die Fotosynthese und die Zellatmung in den chemischen Energieträger ATP umgewandelt. Sauerstoff ermöglicht die Zellatmung, und mit der Zellatmung stand den Organismen fast zwanzigmal so viel Energie zur Verfügung als bei der Gärung: 38 ATP statt 2 ATP, also 19 Mal so viel Energie (und ähnlich sieht es gegenüber chemoautotrophen Organismen aus). (Mehr zur Fotosynthese >> hier)

Damit dieses geschehen konnte, musste sich freilich erst genug Sauerstoff in Meerwasser und Atmosphäre ansammeln, was Hunderte von Millionen Jahre dauerte (>> Die Geschichte des Lebens auf der Erde). Dann hatte dieser Energiegewinn aber Folgen für das Leben auf der Erde: Es stand genug Energie zur Verfügung, komplexere Lebensformen auszubilden: vielzellige Organismen. Insbesondere die Entwicklung von Tieren wäre ohne die Energie aus dem Sauerstoff nie möglich gewesen.

Vom Bakterium zum vielzelligen Organismus

Die Eukaryoten entstehen

Vor ca. 2,1 Milliarden Jahren geschah der erste Schritt in diese Richtung: Es entstanden die Eukaryoten – Lebewesen, deren Erbmaterial von einer Membran umgeben ist, sich also in einem Zellkern befindet (daher erhielten die Eukaryoten ihren Namen: „die mit echtem Kern“). Eukaryoten waren größer – am Ende bis 10.000 mal so groß – und viel komplexer als die Prokaryoten; sie sollten die sexuelle Fortpflanzung „erfinden“ und aus ihnen sollten sich die großen Reiche der Pflanzen, Pilze und Tiere entwickeln, die heute das Bild der Erde bestimmen.

Eukaryoten- (hier: Pflanzen-)Zelle: Die DNS ist weitgehend im Zellkern eingeschlossen; die Zelle besitzt
mehrere Organellen wie Mitochondrien und (bei Pflanzen) Plastiden wie die Chloroplasten. Siehe Text. Abbildung von Mariana Ruiz Villarreal, aus wikipedia commons, >> Abb. Pflanzenzelle (abgerufen 23.7.2008), Public Domain

Um wieviel komplexer Eukaryonten sind, läßt eine Zahl erahnen: Sie besitzen bis 1.000 Mal mehr vom Erbmaterial DNS als die Prokaryoten. Der größte Teil liegt in Chromosomen im Zellkern. Außerdem besitzten Eukaryotenzellen sogenannte “Organellen” (kleine Organe) wie die Mitochondrien (die “Kraftwerke” der Zelle) und bei den Pflanzen die Chloroplasten, in denen die Fotosynthese stattfindet. Wie konnten solche komplexen Zellen aus einfachen Vorläufern entstehen? Die bekannteste Theorie ist die Endosymbiontentheorie, die im Jahr 1967 von der amerikanischen Biologin Lynn Margulis vorgestellt wurde: Danach sind die Eukaryoten aus einer Symbiose zwischen verschiedenen Bakterien hervorgegangen. Die ursprüngliche Symbiose brachte offenbar beiden Partnern so viel Nutzen, dass sie im Laufe der Zeit ihre Fähigkeiten, ohne den Partner zu überleben, verloren und miteinander “verschmolzen”; in der Wirtszelle als “Umwelt” wurden die Bakterien Plastiden und Mitochondrien. Aber noch heute besitzen Mitochondrien und Plastiden eigenes genetisches Material und teilen sich selbstständig; der Nachweis der Ähnlichkeit ihres Erbmaterials mit ihren mutmaßlichen Bakterienvorgängern (bei den Mitochondrien mit Aloha-Proteobakterien, bei Chloroplasten mit Cyanobakterien) verhalf der Theorie zum Durchbruch - zumindest was Mitochondrien und Plastiden angeht. Ähnlich entstanden auch andere Strukturen: Im Darm australischer Termiten lebt ein Einzeller, der diesen bei der Verdauung von Zellulose hilft. Seine Oberfläche ist mit “Haaren” bedeckt - die gar keine Haare, sondern fadenförmige Bakterien (Spirochäten), die koordiniert schlagen.

Lynn Margulis geht davon aus, dass auch der Zellkern die Folge eines Verschmelzens verschiedener Bakterien ist: Archaeen verschmolzen mit schwimmenden Bakterien ähnlich den heutigen Spirochaeten, die dort einige heute in Eukaryotenzellen zu findende Strukturen bildeten. Andere Wissenschaftler glauben hieran nicht, und mangels DNS von den “Einwanderern” lässt sich die Frage auch biochemisch nicht beantworten. Auch die Endosymbiontentheorie lässt noch Fragen offen: Zwar glauben die meisten Forscher, dass die ursprüngliche “Wirtszelle” ein Archaebakterium war, da die Gene in unserem Zellkern den Archaen etwas näher stehen, bewiesen ist dies aber noch nicht. Manche Forscher vermuten deshalb “Protoeukaryoten” als Vorläufer - dessen Herkunft ungeklärt ist. Auf jeden Fall bedeutet die Endosymbiontentheorie aber, dass alle heutigen Lebewesen die beiden wichtigsten biochemischen Vorgänge - die Fotosynthese zum Aufbau organischer Substanz aus Sonnenlicht und die langsame Verbrennung von Sauerstoff zur Gewinnung von Energie aus dieser organischen Substanz - gewissermaßen in ihnen lebenden Bakterienkolonien verdanken. (Im Detail ist dieses manchmal noch komplizierter: Bei manchen Pflanzen besitzen die Chloroplasten eine doppelte Membran - sie gehen offenbar auf eine Symbiose mit eingewanderten Algen zurück, die ihrerseits durch die Aufnahme von zur Fotosynthese fähigen Cyanobakterien in eine Archaeenzelle entstanden sind, also auf eine doppelte Einwanderungsgeschichte.) Auch unser Stoffwechsel beruht also in wesentlichen Bestandteilen auf chemischen Verfahren, die bereits bei den Bakterien anzutreffen sind.

Vielzelliges Leben

Bei den Eukaryoten entwickelte sich - offenbar mehrfach, aber erstmals vor etwa 1,5 Milliarden Jahren - vielzelliges Leben. Warum dies zwei Milliarden Jahre nach der Entstehung des Lebens geschah, ist eine viel diskutierte Frage. Möglicherweise hat auch diese Entwicklung mit dem Sauerstoff zu tun: Erst als genug Sauerstoff in der Luft war, um die Oxydation zur Energiegewinnung zu ermöglichen, wurde aufwändigeres vielzelliges Leben insgesamt vorteilhaft - vielleicht, weil größere Vielzeller sich schneller und weiter bewegen könnten; vielleicht, weil Lebewesen mit spezialisierten Zellen effizienter waren; vielleicht, weil größere Vielzeller besser vor dem Gefressenwerden geschützt waren. Im Laborversuch jedenfalls führte die Zugabe zu räuberischen Organismen zu Algenkolonien dazu, dass die Algen vielzellige Klumpen bildeten. Ähnlich stellt man sich auch die Entstehung der Vielzeller vor: In Kolonien einzelliger Lebewesen, die es schon bei den Prokaryoten gab, bildete sich zunächst eine „Arbeitsteilung“ und später spezialisierte Zellen heraus. Dies war, den Ergebnissen molekularer Uhren zu Folge, vor etwa 2,3 Milliarden Jahren der Fall. Aus diesen Kolonien entwickelte sich nach der Entstehung der Eukaryoten echte Vielzelligkeit.

Echte Vielzelligkeit ist durch Arbeitsteilung zwischen den Zellen gekennzeichnet - verschiedene Zellen erfüllen unterschiedliche Aufgaben. Auch dies kann nicht einfach gewesen sein: Die vielzelligen Organismen mussten einen Mechanismus entwickeln, in verschiedenen Zelltypen jeweils unterschiedliche Gene “anzuschalten”, deren Produkte ja darüber entscheiden, was die Zelle macht. Ein Weg war die Produktion bestimmter Chemikalien: Je nach Konzentration dieser Chemikalien in den Zellen werden unterschiedliche Gene aktiviert oder stillgelegt. Weiter müssen die Zellen zusammengehalten werden; diese Aufgaben übernehmen “biologische Klebstoffe”. Einer der wichtigsten ist das Eiweiß Kollagen, und das erfüllte diese Funktion bereits bei koloniebildenden Einzellern. Und es ist bereits vorher entstanden, möglicherweise diente die Ablagerung von Kollagen an den Außenwänden als Schutz vor dem Gefressenwerden. Vom Fraßschutz zum Klebstoff - der Funktionswandel bestehender Strukturen ist ein in der Evolution immer wiederkehrendes Motiv. Neben dem Klebstoff gibt es außen an der Zellmembran spezifische “Nieten”, die dafür sorgen, dass sich nur Zellen einer bestimmten Art verbinden, und “Rezeptoren”, die bestimmte Moleküle binden können - auf diese Art übertragen Zellen Informationen. So ist der Weg zu komplexen Körpern geebnet: ähnliche Zellen formen Gewebe, Gewebe formen Organe und Organe schließlich Körper, also Individuen. Damit ist die Entwicklung noch lange nicht zu Ende, die Individuen gehören zu Populationen und systematischen Gruppen wie Pflanzen, Pilzen und Tieren; und diese bilden Lebensgemeinschaften (Ökosysteme), siehe >> Biodiversität. Aber vorher erfolgte noch ein weiterer Meilenstein in der Entwicklung des Lebens, der ebenfalls mit der Entstehung der Eukaryoten zusammenhängt: die Erfindung der sexuellen Fortpflanzung.

Wie der Sex auf die Welt kam

Der Stoff, mit dessen Hilfe lebende Organismen sich selbst vervielfältigen können, ist das Erbmolekül DNS. In diesem Molekül sind Informationen gespeichert, die in Proteine übersetzt werden, die zum Beispiel als Katalysatoren den Stoffwechsel steuern. Dieses Erbmolekül und damit die Informationen sind nicht unveränderlich: Bei den ersten Einzellern wurden Teilstücke der DNS offenbar untereinander ausgetauscht. Solcher „horizontaler Gentransfer“ kommt auch heute noch bei Bakterien vor und trägt unter anderem zur Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen bei. Mit der Entwicklung der Eukaryoten und ihrer komplexeren DNS kam die Methode des Genaustausches aber an Grenzen: Bei komplexer DNS richtet der Einbau fremder Teilstücke eher Schaden an, als dass er nützt. Andererseits ist eine gewisse Variabilität des Genmaterials durchaus nützlich: Sie ist die Ausgangsbasis für die Anpassung der Organismen an ihre Umwelt. Die Lösung für dieses Problem könnte die “Erfindung” der sexuellen Fortpflanzung bei den Eukaryoten gewesen sein: Die Zellen verdoppelten ihr Erbgut (möglicherweise, indem zwei Tochterzellen nach der Teilung aneinander haften blieben) und erfanden einen Prozess, dieses verdoppelte Erbgut bei der Bildung spezialisierter Fortpflanzungszellen, der Keimzellen, wieder zu halbieren (dieser Prozess heißt Meiose, “Reifeteilung” - da die sexuelle Fortpflanzung also spezialisierte Keimzellen braucht, ist sie nur bei echten Vielzellern möglich). Dabei werden die Erbinformationen auch noch kräftig durchgemischt, die Keimzellen enthalten also nicht das ursprüngliche Erbmaterial, sondern eine Mischung von väterlicher und mütterlicher DNS. Diese Keimzellen differenzierten sich weiter, in große, unbewegliche Eizellen und kleine, bewegliche Spermien – womit männlich und weiblich erfunden waren. Mit dieser Unterscheidung ist sichergestellt, dass sich bei der Vereinigung der Keimzellen die Erbanlagen zweier verschiedener Individuen vermischen und nicht gleichartige Erbanlagen eines Individuums zusammenkommen können. Damit wird also Variabilität sichergestellt - und gleichzeitig beschränkt, denn es werden ja nur solche Erbanlagen miteinander kombiniert, die sich bei einem anderen Individuum derselben Art schon bewährt haben (Biologen sprechen von einem “Genpool”, der solcherart entsteht). Nebenbei: Diese Folge der Sexualität ist in der Biologie allgemein anerkannt. Was aber der Auslöser war, die geschlechtliche Fortpflanzung zu entwickeln (der in der Evolution nötige “Anfangsvorteil”), darüber rätseln die Biologen heute noch. Außerdem scheint es auch ohne zu gehen: Die zu den Rädertieren gehörenden “Bdelloida” leben seit mindestens 40 Millionen Jahren ungeschlechtlich, und brachten über 300 Arten hervor. Ingesamt blieben sie aber eine winzige Minderheit, glücklicherweise, möchte man sagen, denn:

Mit dem Sex wurde die Welt viel schöner

Rein rechnerisch ist die sexuelle Fortpflanzung der einfachen Teilung zunächst einmal unterlegen: Um einen Nachkommen zu zeugen, sind zwei Partner nötig. Und trotzdem hat sich die sexuelle Fortpflanzung weitgehend durchgesetzt; sie muss als Vorteile haben, die diesen Nachteil ausgleichen. Die oben beschriebene Durchmischung des Erbguts scheint vor allem ein wirksamer Schutz vor Parasiten aller Art zu sein, die bei der ansonsten herrschenden genetischen Monokultur ein leichtes Spiel hätten. Zudem bietet sie eine Möglichkeit, Erbgutfehler auszusondern: Nachkommen, die besonders viele kaputte Gene abbekommen, sterben – und die Gene verschwinden damit.

Vor allem aber ist die Partnerwahl in der Regel nicht zufällig: Weibchen sind bei vielen Arten wählerisch, sie bevorzugen besonders farbenprächtige (etwa bei Vögeln), besonders schön zirpende (etwa bei Grillen) oder solche Männchen mit einem prächtigen Geweih (etwa beim Hirsch): Gemeinsam scheint diesen auf den ersten Blick sehr unterschiedlichen Auswahlkriterien zu sein, dass sie auf hohe Qualität der Gene hindeuten. Wie wichtig die Partnerwahl ist, erkennt man auch daran, wie sehr sie das Bild der Natur prägt: Vom Duft der Rosen bis zum Gesang der Lerche sind viele der schönsten Naturereignisse der sexuellen Fortpflanzung zu verdanken – und wahrscheinlich ebenso viele Ereignisse und Erfindungen der menschlichen Kultur.

Die Evolution des höheren Lebens

Die sexuelle Fortpflanzung organisierte die genetische Variabilität und verbesserte die Anpassung der Lebewesen an ihre Umwelt; mit zunehmendem Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre (>> mehr) konnten die Lebewesen immer größer und komplexer werden. Diese Entwicklung des höheren Lebens dauerte lange Zeit. Da ihre Geschichte vor allem aus Fossilienfunden rekonstruiert wurde, sollten wir uns zunächst klar machen, dass wir nur einen sehr kleinen Teil kennen. Der Grund: „Ein Fossil zu werden, ist nicht einfach“ (Bill Bryson) – nur einer von einer Milliarde Knochen wird vermutlich zu einem Fossil. Von allen heute in Deutschland lebenden Menschen werden also (bei 82 Millionen Menschen mit je 206 Knochen) nur ca. 17 Knochen zum Fossil werden, nicht einmal ein Zehntel eines vollständigen Skeletts. Und das muss dann auf der Fläche von gut 350.000 km² erst einmal gefunden werden... Von den geschätzt 30 Milliarden Arten, die die Erde in ihrer Geschichte hervorgebracht hat, sind ca. 250.000 als Fossilien bekannt: eine unter 120.000 Arten. Insofern darf man sich über „missing links“ (fehlende Glieder einer Kette) wirklich nicht wundern. Außerdem ist das vermittelte Bild nicht neutral: Tiere mit Gehäusen werden viel leichter als Weichtiere zu Fossilien, und große Organismen sind leichter zu finden als mikroskopisch kleine.

Diese Schwierigkeiten führen zu einem unklaren Bild in der ersten Phase der Entwicklung von den ersten vielzelligen Organismen zu den Lebensformen, die wir heute kennen. Debatten lösten vor allem Funde wie im Burgess-Schiefer in British Columbia aus, wo in Gesteinsschichten aus dem Kambrium, dass vor 543 Millionen Jahren begann, auf einmal fossile Reste zahlreicher Tierstämme mit Gehäusen auftauchten. Aufgrund dieser Funde wurde auch von der „kambrischen Explosion“ (>> mehr) gesprochen, um das plötzliche Auftauchen zu beschreiben. Vermutlich ist diese “Explosion” aber eine Täuschung, da die plötzliche Vielfalt über einen längeren Zeitraum entstanden sein dürfte – was auch durch Erkenntnisse mittels molekularer Uhren bestätigt wird. Zudem wurden inzwischen ältere Fossilien (die sog. Ediacara-Fauna, >> mehr) entdeckt. Als Gründe für das scheinbar plötzliche Auftauchen dieser Fauna werden heute ein Größenwachstum der Organismen (so dass sie auf einmal erkennbar werden); vor allem aber die Ausbildung von festen Skeletten (die leichter als Fossilien erhalten bleiben) diskutiert. Ein Skelett ist eine feste Stützstruktur, die sich außerhalb (beispielsweise Muschelschalen) oder innerhalb des Körpers (etwa unser Knochenskelett) befinden kann; Skelette werden nicht nur in verschiedenen Formen, sondern auch aus den verschiedensten Materialien gebildet. Das plötzliche Auftauchen von Skeletten braucht also eine Begründung, die nicht nur für eine, sondern für viele Lebensformen gilt. Dieses könnten ökologische Veränderungen sein, etwa Veränderungen in der Atmosphäre oder das Auftauchen von Fressfeinden, die die Ausbildung von Gehäusen erzwangen (>> mehr).

Seit der “kambrischen Explosion” ist die weitere Entwicklung des Lebens besser durch Fossilien belegt. Vor 520 Millionen Jahren tauchten die ersten Wirbeltiere auf (kiefernlose Fische wie die heutigen Neunaugen), Kieferfische vor 450 Millionen Jahre, Amphibien vor 370 Millionen Jahre, Reptilien vor 310 Millionen Jahre, und schließlich Vögel und Säugetiere vor 225 Millionen Jahren. Die ältesten Landpflanzen, die man als Fossilien fand, stammen aus dem Devon. Im Karbon bestimmten Bärlappgewächse und Farnpflanzen die Landschaft), später dann Nacktsamer (zu denen die heutigen Nadelgehölze gehören) und ab der Kreidezeit (vor rund 125 Millionen Jahren) beherrschten die Blütenpflanzen die Erde. All dies, und wie es weiterging, steht mit mehr Details auf den Seiten zur >> Die Geschichte des Lebens auf der Erde.

Weiter mit:
>> Exkurs: Die Evolutionstheorie
>> Die Geschichte des Lebens auf der Erde

© Jürgen Paeger 2006 - 2010

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