Leibniz Universität Hannover - 24.04.2015
Neuer Fingerabdruck zur frühen Erdgeschichte
Forscherteam weist mikrobiologische Aktivität an Uran-Isotopen vor mehr als 2,5 Milliarden Jahren nach
Neue Erkenntnisse über das frühe Leben auf der Erde: Forschungsergebnisse zeigen, dass die Isotopenzusammensetzung von Uran Rückschlüsse auf die mikrobiologische Aktivität in der frühen Erdgeschichte zulässt. Das sind die neuesten Ergebnisse des internationalen Forschungsteams unter Beteiligung von Dr. Nadja Neubert und Prof. Dr. Stefan Weyer vom Institut für Mineralogie der Leibniz Universität Hannover. In einer Publikation in der renommierten Fachzeitschrift "Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)" stellt das internationale Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Hannover, Lausanne und Arizona jetzt eine Methode vor, bei der die Isotope von Uran verwendet werden, um zwischen der Reduktion durch Mikroorganismen und der chemischen Reduktion zu unterscheiden. Das Wissen, welcher dieser Prozesse in der Erdgeschichte überwiegend stattgefunden hat, liefert wertvolle Erkenntnisse über die Entwicklung von Mikroorganismen und des frühen Lebens auf der Erde.
Vor einigen Jahren entdeckte Weyer mit seinen Kooperationspartnern, dass
Sedimente mit reduziertem Uran meist eine auffällige Isotopensignatur
besitzen. Durch gezielte Laborexperimente konnte das Forschungsteam nun
zeigen, dass diese Isotopensignatur nur durch die Aktivität von Bakterien
erzeugt werden kann. "Damit ist es erstmals möglich, die Reduktion durch
Mikroorganismen von anderen chemischen Formen der Reduktion zu
unterscheiden", berichtet Weyer. Da die Isotopenzusammensetzung des Urans
in Sedimenten über Milliarden von Jahren gespeichert werden kann, lässt
sich durch die Isotopenanalyse von winzigen Uranmengen im Sediment
feststellen, ob irgendwann in der Vergangenheit bei der Bildung der
Sedimente Bakterien aktiv waren. "Beispielsweise legen Uranisotopendaten
von 2,5 Milliarden Jahre alten Sedimenten aus Westaustralien nahe, dass es
wahrscheinlich schon zu dieser Zeit solche Bakterien gegeben hat", sagt
Weyer. "Wir haben mittlerweile eine Reihe von Hinweisen, dass es schon
früh in der Erdgeschichte erste Spuren von Sauerstoff in einer insgesamt
anoxischen Welt gegeben hat. Nun wissen wir, dass es auch Mikroorganismen
gegeben hat, die diesen Sauerstoff indirekt genutzt haben." Um die
komplexe Entwicklung des frühen Lebens auf unserem Planeten zu
rekonstruieren, könnte das Element Uran also ein entscheidendes, bislang
fehlendes Puzzleteil liefern.
Hintergrund:
Uran ist ein Spurenelement, das an der Erdoberfläche je nach
Sauerstoffgehalt in einer oxidierten, gut löslichen Form oder in einer
reduzierten unlöslichen Form vorkommt. Es gibt zwei Möglichkeiten, um Uran
von der löslichen in die unlösliche Form zu überführen: Entweder durch die
Aktivität von Bakterien oder durch chemische Wechselwirkung, zum Beispiel
mit Mineraloberflächen.
Wofür brauchen Bakterien Uran? Im Prinzip wollen sie Elektronen loswerden und oxidiertes Uran kann diese abnehmen. Eine ganze Reihe anderer Elemente in oxidierter Form, wie zum Beispiel die viel häufigeren Elemente Schwefel und Eisen können das auch. Voraussetzung ist nur, dass etwas Sauerstoff vorhanden sein muss, um sie zu oxidieren. Das Besondere am Uran ist, dass die Bakterien bei der Aufnahme von Elektronen wählerisch zu sein scheinen. Sie bevorzugen die des schweren Uranisotops 238U gegenüber denen des leichteren 235U. Das wiederum verursacht den spezifischen Fingerabdruck der Uranreduktion durch Bakterien.
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Quelle:
Informationsdienst Wissenschaft e. V. - idw - Pressemitteilung
Leibniz Universität Hannover, Mechtild Freiin v. Münchhausen, 24.04.2015
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veröffentlicht im Schattenblick zum 25. April 2015
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