Ichnofossielen in vulkanisch glas van paleoproterozoïsche hydrothermale bronnen waren gegraven door micro-organismen die waarschijnlijk op zoek waren naar fosfaat

Oude aanwijzingen verborgen in vulkanisch glas

Miljarden jaren geleden was de zeebodem een onrustig landschap van lava en hete bronnen. In deze studie laten wetenschappers zien dat zelfs in die buitenaardse omgeving kleine levensvormen waarschijnlijk tunnelden door vers vulkanisch glas op zoek naar essentiële voedingsstoffen. Door de chemische en minerale "graffiti" die ze achterlieten te lezen, helpt het werk te verklaren hoe vroege microben overleefden in vijandige omstandigheden en het suggereert nieuwe manieren om sporen van leven op andere werelden te zoeken.

Een fossielregister geschreven in glas

Het onderzoek richt zich op 1,87 miljard jaar oude gesteenten uit de Flaherty Formation op de Belcher-eilanden in het noorden van Canada. Deze gesteenten vormden waar lava in ondiep zeewater uitbrak, bolvormige "pillow"-basalten en glasachtig puin (hyaloclastiet) makend. Afgewisseld met deze vulkanische lagen zijn aanwijzingen voor oude hydrothermale bronnen te vinden—schoorsteenachtige pinnacles, roestbruine ijzerrijke knobbels en carbonaatrijk geconcretiseerde massa’s—wat aangeeft dat hete, mineraalrijke vloeistoffen ooit door de zeebodem sijpelden. Zulke ventsystemen worden algemeen beschouwd als prioritaire leefomgevingen voor vroeg leven omdat ze sterke chemische gradiënten bieden waar microben energie uit kunnen halen.

Microscopische sporen van verborgen leven

Binnen het gealtereerde vulkanische glas treft de auteur netwerken aan van kleine bolvormige en buisvormige structuren die ichnofossielen worden genoemd—sporenfossielen die activiteit vastleggen in plaats van lichamen. De sferen zijn opmerkelijk uniform van grootte, gewoonlijk ongeveer 14 micrometer in doorsnede, en komen voor in kralenachtige rijen die verbonden zijn door een draad van organisch materiaal. Gedetailleerde beeldvorming en microspectroscopie tonen aan dat deze sferen voornamelijk bestaan uit het mineraal titaniet vermengd met koolstofrijk organisch materiaal, terwijl nabijgelegen zones nanoschaal deeltjes apatiet (een fosfaatmineraal) en lepidocrociet (een ijzeroxide) bevatten. De nauwe associatie van deze mineralen, samen met de consistente vormen en afmetingen van de sferen, wijst op een oorsprong waarbij microben door het glas groeven en later gemineraliseerd werden.

Graven naar voedingsstoffen in hete rots

De verspreiding van fosfaat- en ijzerhoudende mineralen suggereert een specifieke reden waarom microben in vulkanisch glas zouden graven: om fosfor te winnen, een essentieel bestanddeel van DNA, celmembranen en energiedragende moleculen. Veel apatietdeeltjes clusteren nabij, maar niet binnen, de bolvormige ichnofossielen en zijn ingeweven met organisch materiaal en ijzeroxiden. Dit patroon wordt het beste verklaard als vroege microben organische zuren gebruikten om het glas op te lossen, waarbij kleine hoeveelheden fosfaat en ijzer vrijkwamen. Een deel van dat fosfor werd waarschijnlijk gebruikt voor groei, terwijl een deel opnieuw neersloeg als apatiet, samen met ijzer dat lepidocrociet vormde. Buisvormige titanietstructuren rijk aan organisch materiaal, geordend in parallelle groepen, vormen een tweede stijl van sporenfossiel die lijkt op microbiële buisjes in moderne en oude hydrothermale gebieden en ondersteunen daarmee verder een biologische oorsprong.

Carbon- en zwavelhandtekeningen van oude microben

Naast vormen en mineralen dragen de gesteenten sterke chemische handtekeningen van leven. Koolstofisotopen in zowel het organische materiaal als het omgevende calciet zijn uitzonderlijk "licht", overeenkomend met waarden die men verwacht wanneer microben anorganische verbindingen als energiebronnen gebruiken en vervolgens hun biomassa wordt geoxideerd tijdens begraving. Tegelijk tonen zwavelisotopen in pyriet uit naburige zwarte schalies patronen die consistent zijn met microbiële sulfaatreductie in plaats van louter chemische reacties. Gezamenlijk geven deze isotopengegevens aan dat chemolithotrofe microben—organismen die leven van energie uit gesteente- en ventafgeleide chemicaliën in plaats van zonlicht—actief waren in deze oude zeebodemmilieu, en dat hun overblijfselen later omgezet werden in nieuwe mineralen.

Wat deze oude sporen ons vandaag vertellen

Apart bekeken zou elk afzonderlijk bewijs—vreemde mineraalvormen, ongebruikelijke koolstof of specifieke ijzer- en fosfaatmineralen—ook zonder leven verklaard kunnen worden. Maar in de Flaherty Formation komen ze samen voor, op de juiste plaatsen en in de juiste onderlinge verhoudingen. De studie concludeert dat kleine organismen ooit in heet vulkanisch glas bij ondiepe hydrothermale bronnen groeven, waarschijnlijk op zoek naar fosfaat en ijzer om energie uit rots-gedreven metabole processen te voeden. Hun activiteit liet een blijvend spoor in de zeebodem achter, bewaard vandaag als met mineralen gevulde tunnels en sferen. Door te laten zien hoe zulke subtiele sporen herkend en kruis gecontroleerd kunnen worden, versterkt dit werk het argument om soortgelijke kenmerken in vulkanisch glas te gebruiken als wegwijzers naar het diepe verleden van leven op Aarde—en als potentiële gidsen bij de zoektocht naar leven op andere rotsachtige planeten.

Bronvermelding: 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

Trefwoorden: oude hydrothermale bronnen, microbiële sporenfossielen, alteratie van vulkanisch glas, vroeg aardleven, fosfaatzoekende microben