Spurenfossilien in vulkanischem Glas von paläoproterozoischen hydrothermalen Quellen wurden vermutlich von Mikroorganismen gegraben, die nach Phosphat suchten

Alte Hinweise, verborgen im vulkanischen Glas

Vor Milliarden von Jahren war der Meeresboden der Erde eine unruhige Landschaft aus Lava und heißen Quellen. In dieser Studie zeigen Wissenschaftler, dass selbst in diesem fremdartigen Umfeld winzige Lebensformen wahrscheinlich durch frisches vulkanisches Glas tunnelten, auf der Suche nach lebenswichtigen Nährstoffen. Indem sie die chemischen und mineralischen „Graffiti“ lesen, die zurückblieben, trägt die Arbeit dazu bei zu erklären, wie frühe Mikroben in harten Umgebungen überlebten, und sie legt neue Ansätze nahe, um Spuren von Leben auf anderen Welten zu suchen.

Ein Fossilienbericht, geschrieben im Glas

Die Forschung konzentriert sich auf 1,87 Milliarden Jahre alte Gesteine der Flaherty-Formation auf den Belcher-Inseln im Norden Kanadas. Diese Gesteine bildeten sich dort, wo Lava in flaches Meerwasser eruptierte und bauchige „Kissen“-Basalte sowie glasige Trümmer bildete, bekannt als Hyaloklastit. Mit diesen vulkanischen Einheiten wechseln sich Hinweise auf antike hydrothermale Quellen ab—schornsteinartige Türme, rostige eisenreiche Knollen und karbonatreiche Konkretionen—was darauf hindeutet, dass einst heiße, mineralreiche Flüssigkeiten durch den Meeresboden sicker­ten. Solche Quellensysteme gelten allgemein als erstklassige Lebensräume für frühes Leben, da sie starke chemische Gradienten liefern, aus denen Mikroben Energie ziehen können.

Mikroskopische Spuren verborgenen Lebens

Im veränderten vulkanischen Glas findet der Autor Netzwerke winziger kugeliger und röhrenförmiger Strukturen, sogenannte Ichnofossilien—Spurenfossilien, die Aktivität statt Körper aufzeichnen. Die Kugeln sind bemerkenswert gleichmäßig in der Größe, typischerweise etwa 14 Mikrometer im Durchmesser, und treten in perlenartigen Reihen auf, verbunden durch einen Faden aus organischem Material. Detaillierte Abbildungen und Mikrospektroskopie zeigen, dass diese Kugeln hauptsächlich aus dem Mineral Titanit bestehen, vermischt mit kohlenstoffreichem organischem Material, während benachbarte Zonen nanoskalige Körnchen von Apatit (ein Phosphatmineral) und Lepidokrokit (ein Eisenoxid) enthalten. Die enge Verbindung dieser Minerale sowie die konsistenten Formen und Größen der Kugeln deutet auf einen Ursprung hin, bei dem Mikroben durch das Glas gruben und später mineralisiert wurden.

Graben nach Nährstoffen im heißen Gestein

Die Verteilung von Phosphat- und eisenhaltigen Mineralen legt einen konkreten Grund nahe, warum Mikroben in vulkanisches Glas tunneln würden: um Phosphor zu gewinnen, einen wesentlichen Bestandteil von DNA, Zellmembranen und energietragenden Molekülen. Viele Apatit-Körner sammeln sich in der Nähe, aber nicht innerhalb der kugelförmigen Ichnofossilien und sind mit organischem Material und Eisenoxiden verwachsen. Dieses Muster lässt sich am besten erklären, wenn frühe Mikroben organische Säuren einsetzten, um das Glas aufzulösen und dabei kleine Mengen Phosphat und Eisen freizusetzen. Ein Teil dieses Phosphors wurde wahrscheinlich für Wachstum verbraucht, während ein anderer Teil als Apatit wieder ausgefällt wurde, zusammen mit Eisen, das Lepidokrokit bildete. Röhrenförmige Titanitstrukturen, reich an organischem Material und in parallelen Gruppen angeordnet, stellen einen zweiten Typ von Spurenfossilien dar, die Mikrobenröhren an modernen und alten hydrothermalen Standorten ähneln und den biologischen Ursprung zusätzlich stützen.

Kohlenstoff- und Schwefel-Spuren alter Mikroben

Über Formen und Minerale hinaus tragen die Gesteine starke chemische Lebensspuren. Kohlenstoffisotope sowohl im organischen Material als auch im umgebenden Calcit sind ungewöhnlich „leicht“ und entsprechen Werten, die zu erwarten sind, wenn Mikroben anorganische Verbindungen als Energiequelle nutzen und anschließend ihre Biomasse während der Begrabung oxidiert wird. Gleichzeitig zeigen Schwefelisotope in Pyrit aus benachbarten schwarzen Schiefern Muster, die mit mikrobieller Sulfatreduktion und nicht mit rein chemischen Reaktionen übereinstimmen. Zusammen deuten diese Isotopendaten darauf hin, dass chemolithotrophe Mikroben—Organismen, die von Energie aus Gesteins- und Quellenchemikalien statt vom Sonnenlicht leben—in diesem uralten Meeresbodenmilieu aktiv waren und dass ihre Überreste später in neue Minerale recycelt wurden.

Was uns diese alten Spuren heute sagen

Für sich genommen könnte jede einzelne Beweislinie—ungewöhnliche Mineralformen, auffälliger Kohlenstoff oder spezifische Eisen- und Phosphatminerale—ohne Leben erklärbar sein. In der Flaherty-Formation treten sie jedoch gemeinsam, an den richtigen Orten und in den richtigen Beziehungen zueinander auf. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass winzige Organismen einst in heißes vulkanisches Glas in der Nähe flacher hydrothermaler Quellen gruben, wahrscheinlich auf der Suche nach Phosphat und Eisen, um gesteinsgetriebene Stoffwechselprozesse zu versorgen. Ihre Aktivität hinterließ einen dauerhaften Bericht im Meeresboden, heute erhalten als mineralgefüllte Tunnel und Kugeln. Indem gezeigt wird, wie solche subtilen Spuren erkannt und gegenseitig überprüft werden können, stärkt diese Arbeit das Argument, ähnliche Merkmale in vulkanischem Glas als Wegweiser für das tiefe Leben der Erde zu benutzen—und als mögliche Orientierungspunkte bei der Suche nach Leben auf anderen felsigen Planeten.

Zitation: Papineau, D. Ichnofossils in volcanic glass from palaeoproterozoic hydrothermal vents were burrowed by microorganisms probably seeking phosphate. Commun Earth Environ 7, 361 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03359-5

Schlüsselwörter: antike hydrothermale Quellen, mikrobielle Spurenfossilien, Verwitterung vulkanischen Glases, frühes Leben auf der Erde, phosphatsuchende Mikroben