Die ersten vielzelligen Lebewesen

Die Geschichte

Von einer Zelle zu vielen

Milliarden Jahre lang bestand das Leben aus einzelnen Zellen, jede unabhängig. Dann trennten sich irgendwann einige Zellen nach der Teilung nicht mehr, blieben aneinander hängen und arbeiteten zusammen. Etwas Neues war entstanden: der vielzellige Organismus, ein Lebewesen aus vielen Zellen, die zusammenarbeiten. Wir sind vielzellige Organismen, wie ein Baum, ein Pilz oder ein Frosch.

Die Forschenden wissen nicht, wann das zum ersten Mal geschah, weil die ersten Organismen mit mehreren Zellen winzig klein und weich waren und solche Fossilien sich sehr schlecht erhalten. Einige Forschende haben noch ältere Fossilien vorgeschlagen, wie die in Gabun in Afrika gefundenen, etwa 2,1 Milliarden Jahre alten, aber sie sind umstritten. Einer der überzeugendsten Beweise stammt von einer Rotalge namens Bangiomorpha.

Bangiomorpha, eine Alge von einer Milliarde Jahren

Bangiomorpha pubescens wurde in den Gesteinen der kanadischen Arktis, auf der Insel Somerset, vom Paläontologen Nicholas Butterfield (heute an der Universität Cambridge) entdeckt, der sie im Jahr 2000 beschrieb. Sie besteht aus dünnen Fäden, aus einer Reihe von scheibenförmig angeordneten Zellen, und haftete am Meeresboden. Eine Datierung von 2018 durch eine Gruppe der McGill-Universität in Montréal ergab ein Alter von etwa 1,047 Milliarden Jahren.

Das Besondere an diesem Fossil ist, dass es schon voneinander verschiedene Zellen hatte. Einige dienten dazu, die Alge am Boden zu befestigen, andere dazu, Zellen für die Fortpflanzung zu bilden. Mehr noch: Ihre Überreste zeigen, dass sie sich geschlechtlich fortpflanzte, also indem sie das Erbgut zweier Individuen mischte. Deshalb wurde sie als eines der ältesten Lebewesen angesehen, die man als Eukaryoten mit geschlechtlicher Fortpflanzung erkennen kann. Sie gilt als einer der ältesten sicheren komplexen Organismen, auch wenn neue Entdeckungen das Datum verschieben könnten.

Wie oft ist das passiert?

Überraschend ist, dass die Vielzelligkeit viele Male unabhängig „erfunden“ wurde. Die Rotalgen, die Grünalgen, die Braunalgen, die Pflanzen, die Pilze und die Tiere haben jeweils ihre eigene Geschichte. Die Forschenden schätzen, dass sie mindestens zwanzig- bis dreißigmal in verschiedenen Gruppen entstanden ist. Das bedeutet, dass es sich, als die komplexen Zellen einmal da waren, auf viele verschiedene Arten lohnte, zusammenzubleiben.

Man kann den Vorgang noch heute beobachten. Volvox ist eine Grünalge, die im Süßwasser in Form einer hohlen Kugel aus Tausenden Zellen lebt, einige für die Bewegung und andere für die Fortpflanzung. Einige einzellige Organismen, die Kragengeißeltierchen genannt werden, leben manchmal in Kolonien und sind die nächsten lebenden Verwandten der Tiere, was vermuten lässt, dass die ersten Tiere aus ähnlichen Formen entstanden sind.

Im Jahr 2012 machte eine Gruppe von Forschenden der Universität Minnesota (wo er damals arbeitete) unter William Ratcliff ein berühmtes Experiment: Er nahm Bierhefe, einen einzelligen Organismus, und ließ sie wachsen, wobei er jeden Tag die Zellklumpen auswählte, die am schnellsten absanken. In etwa zwei Monaten bildeten die Hefezellen im Labor schneeflockenförmige Trauben. Es war eine kleine Wiederholung der Entstehung eines vielzelligen Körpers im Labor.

Warum es sich lohnt, zusammenzubleiben

Eine Gruppe von Zellen hat Vorteile. Sie ist für einen kleineren Räuber schwerer zu fressen, kann größer werden, kann die Aufgaben aufteilen: Einige Zellen kümmern sich um die Nahrungsaufnahme, andere um die Bewegung, andere um die Fortpflanzung. Aber es gibt auch Probleme. Die Zellen müssen zusammenarbeiten und aufhören, gegeneinander zu konkurrieren. Wenn sich eine Zelle ungebremst vermehrt, schadet sie dem Körper: So funktioniert im Grunde ein Tumor. Die vielzelligen Organismen haben deshalb Regeln entwickelt: chemische Signale, Kontrollen der Teilung und sogar einen programmierten „Selbstmord“ geschädigter Zellen.

Ein menschlicher Körper hat Zehntausende Milliarden Zellen, von mehr als zweihundert verschiedenen Arten, alle aus einer einzigen Zelle entstanden, der befruchteten Eizelle, und alle mit derselben DNA. Ihre Zusammenarbeit ist das Ergebnis einer Geschichte, die in einem alten Meer mit einer Alge von vor einer Milliarde Jahren beginnt.