Miljarden jaar oude micro-organismen bewaard in 3-D

Wetenschappers hebben de overblijfselen van micro-organismen uit de oudheid ontdekt op afbeeldingen die zijn gemaakt met een rasterelektronenmicroscoop. Volgens het onderzoek leefden de micro-organismen 1,5 miljard jaar geleden. Onder fossielenjagers heeft dit tijdperk ook wel de bijnaam "Boring Billion", omdat levende wezens in die tijd nog geen harde, skeletachtige structuren hadden die hun vorm hadden kunnen behouden. Dat onderzoekers van de TU Berlijn nu een blik hebben kunnen werpen op de vorm van micro-organismen uit precies dat tijdperk, is te danken aan de zeldzame goede bewaaromstandigheden in de rotsen van de Oekraïense Volyn-kwartsmijn bij de stad Zhytomyr.

Zoals de onderzoekers onder leiding van de reeds emeritus geowetenschapper Gerhard Franz van de Technische Universiteit van Berlijn al in mei 2023 rapporteerden in het wetenschappelijke tijdschrift "Biogeosciences", waren ze bij toeval op de organismen gestuit toen ze beryl en topaas uit de mijn onderzochten. De experts hadden de draadachtige structuren opgemerkt onder de elektronenmicroscoop. Ze bewezen dat het inderdaad gefossiliseerde levende organismen waren met behulp van een isotopenanalyse van de koolstof die ze bevatten. Organismen geven de voorkeur aan de isotoop C-13 boven de meer voorkomende C-12, dus een verschoven verhouding van de twee wijst op biologische processen. De datering is ook gebaseerd op een isotopenonderzoek.

In bepaalde draadvormige objecten kon het team de stof chitosan detecteren met infraroodspectroscopie en de elementen bismut en tellurium met een elektronenmicroscoop. 'Dit wijst allemaal op een schimmelachtig organisme,' zegt Franz in een publicatie van de universiteit. 'Van de andere gefossiliseerde micro-organismen kunnen we op zijn minst aannemen dat het een- of meercellige organismen moeten zijn geweest met duidelijke celstructuren.' Deze leefden waarschijnlijk in een gemeenschappelijk ecosysteem met de schimmels.

De vormen van de micro-organismen zijn verbazingwekkend divers en deels ongebruikelijk voor de huidige omstandigheden. Tot nu toe volledig onbekende vormen van micro-organismen hebben schelp- of bolvormige structuren of vertakte, tentakelachtige vertakkingen. De dikte van de objecten varieert tussen 10 en 200 micrometer, de lengte kan oplopen tot enkele millimeters, schrijven de experts. De oer-micro-organismen zijn dus ook met het blote oog te zien.

De gefossiliseerde micro-organismen leefden destijds waarschijnlijk ondergronds in de aardkorst, zoals sommige levende organismen dat vandaag de dag nog steeds doen. Op een diepte tot drie kilometer in het gesteente is hun metabolisme gebaseerd op chemische processen op mineralen. In de granietgrotten van de Volyn-kwartsmijn waren dergelijke kolonies micro-organismen anderhalf miljard jaar geleden blijkbaar al aanwezig in de buurt van het aardoppervlak. Fluor uit het graniet had veel aluminium en silicium uit het materiaal opgelost via zeer corrosief fluorwaterstofzuur. Als een geiser schoot deze oplossing van tijd tot tijd de grotten in en bedekte de micro-organismen met een laag aluminiumsilicaat van slechts micrometers dik. 'Natuurlijk waren de micro-organismen daarna dood - maar ze waren ook perfect bewaard gebleven,' zegt Gerhard Franz.