Warum sich der Sauerstoff in der Erdatmosphäre nur langsam angereichert hat
ID: 1156698
rum sich der Sauerstoff in der Erdatmosphäre nur langsam angereichert hat
Vor drei Milliarden Jahren bestand die Erdatmosphäre zu weniger als einem Promille aus Sauerstoff. Dass es heute etwa 20 Prozent sind, verdanken wir frühen Lebewesen in den Urozeanen, die trotz ihrer Winzigkeit diese umwälzende Entwicklung herbeigeführt haben. Cyanobakterien, die es in ähnlicher Form auch heute noch gibt, haben wahrscheinlich schon vor 3,5 Milliarden Jahren mithilfe der Energie des Sonnenlichts Fotosynthese betrieben und damit einen kleinen Teil des vorhandenen Kohlendioxids der frühen Atmosphäre in organische Stoffe umgesetzt. Sauerstoff entstand dabei als Abfallprodukt. Er machte nach rund zwei Milliarden Jahren die Evolution der zahlreichen heute lebenden Tiere, die Sauerstoff benötigen, erst möglich.
Nach Einschätzung von Wissenschaftlern hätte die massenhafte Sauerstofffreisetzung durch die Cyanobakterien eigentlich sehr viel schneller ablaufen können. Die Geomikrobiologen Dr. Elizabeth Swanner und Professor Andreas Kappler und Kollegen vom Fachbereich Geowissenschaften der Universität Tübingen haben in Zusammenarbeit mit Kollegen von der University of Alberta im kanadischen Edmonton erforscht, was die frühen Bakterien an einer schnelleren Ausbreitung gehindert hat. Sie haben eine Erklärung gefunden, über die sie in der neuesten Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature Geoscience" berichten: Sie gehen davon aus, dass sich lösliches Eisen in den Urozeanen mit dem Sauerstoff schnell zu Rost umsetzte und als Nebenprodukt sogenannte Sauerstoffradikale bildete. Diese schädigen biologische Gewebe und bremsten Wachstum und Tätigkeit der sauerstoffproduzierenden Bakterien beträchtlich.
Heute ist Eisen im Meerwasser oft Mangelware. Doch in den Ozeanen der frühen Erde war es in viel größeren Mengen vorhanden. Zum einen war der Sauerstoff, der das reduzierte Eisen zu Rost ausfällt, noch nicht bis in die Tiefen des Ozeans vorgedrungen. Zum anderen enthielt der Meeresboden zu dieser Zeit reiche Eisenvorkommen, die durch hydrothermale Aktivität ins Wasser freigesetzt wurden. "In diesen Perioden fanden wir regelmäßig keine Hinweise auf Sauerstofffreisetzung mehr", sagt Elizabeth Swanner, die Erstautorin der Studie. Gemeinsam mit ihren Kollegen überprüfte sie im Labor, ob zwischen hohen Eisenkonzentrationen und geringem Wachstum der Cyanobakterien ein Zusammenhang bestehen könnte. Tatsächlich konnte das Eisen, das auch die Cyanobakterien zum Leben benötigen, in größeren Mengen die Fotosynthese hemmen und so die Energieversorgung der Bakterien abschneiden. "Zu viel Eisen in Anwesenheit von Sauerstoff wirkte schädlich. So gesehen haben sich die frühen Cyanobakterien selbst vergiftet", sagt Andreas Kappler.
Die neuen Ergebnisse helfen den Wissenschaftlern, die globalen Kreisläufe von Kohlenstoff und Sauerstoff in den wiederkehrenden Perioden mit hoher Eisenkonzentration zu verstehen. Sie beleuchten auch die Vorgänge, bei denen Eisen für Cyanobakterien und andere Fotosynthese treibende Organismen vom Nährstoff zum Gift wird. Außerdem haben die neu erkannten Zusammenhänge Einfluss auf die Rekonstruktion der zeitlichen Abläufe in der Entwicklung von Tieren, die große Mengen an Sauerstoff verbrauchen.
Originalpublikation:
Swanner, E.D., Mloszewska, A.M., Cirpka, O.A., Schoenberg, R., Konhauser, K.O., Kappler, A. (2015). Modulation of oxygen production in Archaean oceans by episodes of Fe(II) toxicity. Nature Geoscience, in press.
Kontakt:
Prof. Dr. Andreas Kappler und Elizabeth D. Swanner
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG) - Geomikrobiologie
Telefon +49 7071 29-74992
andreas.kappler[at]uni-tuebingen.de
elizabeth.swanner[at]ifg.uni-tuebingen.de
Vor drei Milliarden Jahren bestand die Erdatmosphäre zu weniger als einem Promille aus Sauerstoff. Dass es heute etwa 20 Prozent sind, verdanken wir frühen Lebewesen in den Urozeanen, die trotz ihrer Winzigkeit diese umwälzende Entwicklung herbeigeführt haben. Cyanobakterien, die es in ähnlicher Form auch heute noch gibt, haben wahrscheinlich schon vor 3,5 Milliarden Jahren mithilfe der Energie des Sonnenlichts Fotosynthese betrieben und damit einen kleinen Teil des vorhandenen Kohlendioxids der frühen Atmosphäre in organische Stoffe umgesetzt. Sauerstoff entstand dabei als Abfallprodukt. Er machte nach rund zwei Milliarden Jahren die Evolution der zahlreichen heute lebenden Tiere, die Sauerstoff benötigen, erst möglich.
Nach Einschätzung von Wissenschaftlern hätte die massenhafte Sauerstofffreisetzung durch die Cyanobakterien eigentlich sehr viel schneller ablaufen können. Die Geomikrobiologen Dr. Elizabeth Swanner und Professor Andreas Kappler und Kollegen vom Fachbereich Geowissenschaften der Universität Tübingen haben in Zusammenarbeit mit Kollegen von der University of Alberta im kanadischen Edmonton erforscht, was die frühen Bakterien an einer schnelleren Ausbreitung gehindert hat. Sie haben eine Erklärung gefunden, über die sie in der neuesten Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature Geoscience" berichten: Sie gehen davon aus, dass sich lösliches Eisen in den Urozeanen mit dem Sauerstoff schnell zu Rost umsetzte und als Nebenprodukt sogenannte Sauerstoffradikale bildete. Diese schädigen biologische Gewebe und bremsten Wachstum und Tätigkeit der sauerstoffproduzierenden Bakterien beträchtlich.
Heute ist Eisen im Meerwasser oft Mangelware. Doch in den Ozeanen der frühen Erde war es in viel größeren Mengen vorhanden. Zum einen war der Sauerstoff, der das reduzierte Eisen zu Rost ausfällt, noch nicht bis in die Tiefen des Ozeans vorgedrungen. Zum anderen enthielt der Meeresboden zu dieser Zeit reiche Eisenvorkommen, die durch hydrothermale Aktivität ins Wasser freigesetzt wurden. "In diesen Perioden fanden wir regelmäßig keine Hinweise auf Sauerstofffreisetzung mehr", sagt Elizabeth Swanner, die Erstautorin der Studie. Gemeinsam mit ihren Kollegen überprüfte sie im Labor, ob zwischen hohen Eisenkonzentrationen und geringem Wachstum der Cyanobakterien ein Zusammenhang bestehen könnte. Tatsächlich konnte das Eisen, das auch die Cyanobakterien zum Leben benötigen, in größeren Mengen die Fotosynthese hemmen und so die Energieversorgung der Bakterien abschneiden. "Zu viel Eisen in Anwesenheit von Sauerstoff wirkte schädlich. So gesehen haben sich die frühen Cyanobakterien selbst vergiftet", sagt Andreas Kappler.
Die neuen Ergebnisse helfen den Wissenschaftlern, die globalen Kreisläufe von Kohlenstoff und Sauerstoff in den wiederkehrenden Perioden mit hoher Eisenkonzentration zu verstehen. Sie beleuchten auch die Vorgänge, bei denen Eisen für Cyanobakterien und andere Fotosynthese treibende Organismen vom Nährstoff zum Gift wird. Außerdem haben die neu erkannten Zusammenhänge Einfluss auf die Rekonstruktion der zeitlichen Abläufe in der Entwicklung von Tieren, die große Mengen an Sauerstoff verbrauchen.
Originalpublikation:
Swanner, E.D., Mloszewska, A.M., Cirpka, O.A., Schoenberg, R., Konhauser, K.O., Kappler, A. (2015). Modulation of oxygen production in Archaean oceans by episodes of Fe(II) toxicity. Nature Geoscience, in press.
Kontakt:
Prof. Dr. Andreas Kappler und Elizabeth D. Swanner
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG) - Geomikrobiologie
Telefon +49 7071 29-74992
andreas.kappler[at]uni-tuebingen.de
elizabeth.swanner[at]ifg.uni-tuebingen.de
PresseKontakt / Agentur:
Prof. Dr. Andreas Kappler und Elizabeth D. Swanner
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG) - Geomikrobiologie
Telefon +49 7071 29-74992
andreas.kappler[at]uni-tuebingen.de
elizabeth.swanner[at]ifg.uni-tuebingen.de
Datum: 05.01.2015 - 18:15 Uhr
Sprache: Deutsch
News-ID 1156698
Anzahl Zeichen: 8075
pressrelations.de – ihr Partner für die Veröffentlichung von Pressemitteilungen und Presseterminen, Medienbeobachtung und Medienresonanzanalysen
Diese Pressemitteilung wurde bisher 386 mal aufgerufen.
Die Pressemitteilung mit dem Titel:
"Warum sich der Sauerstoff in der Erdatmosphäre nur langsam angereichert hat"
steht unter der journalistisch-redaktionellen Verantwortung von
Eberhard-Karls-Universität Tübingen (Nachricht senden)
Beachten Sie bitte die weiteren Informationen zum Haftungsauschluß (gemäß TMG - TeleMedianGesetz) und dem Datenschutz (gemäß der DSGVO).
is von Staat und Religion in Osteuropa Wie soll ein Staat sein Verhältnis zu Religion definieren? Welchen Gefahren muss er vorbeugen? In der Eschenburg-Vorlesung 2014 spricht Professor Gerhard Robbers zum Thema "Über Wein und Schläuche - Das neue Verhältnis von Staat und Religion in Oste
Zentrum für Taiwanforschung gleich zweifach ausgezeichnet ...
nforschung gleich zweifach ausgezeichnet Das European Research Center on Contemporary Taiwan (ERCCT) an der Universität Tübingen erhält gleich zwei Auszeichnungen. Die taiwanesische "Chiang Ching-Kuo Foundation for Scholarly Exchange", eine renommierte Stiftung für die Förderung
Buck-Stiftung engagiert sich an der Universität Tübingen ...
agiert sich an der Universität Tübingen Die Stuttgarter Karl und Anna Buck-Stiftung engagiert sich zukünftig verstärkt bei der Förderung von Nachwuchswissenschaftlern an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Tübingen. Über mehrere Jahre wird sie mit einem sech
Weitere Mitteilungen von Eberhard-Karls-Universität Tübingen
Online-Premiere für den 'Tatort'-Trailer 'Borowski und der Himmel über Kiel' ...
In welchen Abgründen ermitteln Klaus Borowski (Axel Milberg) und Sarah Brandt (Sibel Kekilli) in ihrem nächsten Fall? Einen ersten Einblick in den neuen Krimi mit dem Kieler NDR "Tatort"-Team bekommen Fans exklusiv auf DasErste.de/tatort: Ab sofort ist dort der Trailer zu dem "Tat
'Jesus Christus - Bruder der Menschen oder Sohn Gottes?' ...
- Bruder der Menschen oder Sohn Gottes?" "Jesus Christus - Bruder der Menschen oder Sohn Gottes?" ist das Thema des zweiten Akademietages der Pallottiner Vallendar. Der zweite Akademietag, zu dem wir Sie bzw. eine Vertreterin/ einen Vertreter Ihres Hauses herzlich einladen, findet
Rotkreuzbotschafter ...
Semino Rossi engagiert sich für das Deutsche Rote Kreuz Der erfolgreiche Sänger Semino Rossi ist zu Jahresbeginn zum Rotkreuz-Botschafter ernannt worden. Sein erster "Auftritt" in neuer Funktion wird am 8. Januar 2015 der DRK-Blutspendetermin in Bremen sein, wo er anschließend für
Hörgame zum Hörspiel: HTW Berlin entwickelt mit Deutschlandradio Kultur ein neues Format ...
iel: HTW Berlin entwickelt mit Deutschlandradio Kultur ein neues Format Voraussetzung für das neuartige Hörgame war eine enge Zusammenarbeit zwischen der Hörspielredaktion von Deutschlandradio Kultur und dem vierköpfigen Team der Forschungsgruppe Creative Media an der HTW Berlin. 2012 gab es
