Stromatolitter: Jordens ældste fossiler og kilden til atmosfærisk ilt

Stromatolitter – Jordens ældste fossiler og cyanobakteriernes kilde til atmosfærisk ilt; opdag deres 3,7 mia. år gamle historie og rolle i den store iltningsbegivenhed.

Hvad er stromatolitter?

Stromatolitter er karakteristiske, ofte lagdelte, stenlignende strukturer dannet i lavvandede miljøer ved kysten eller i lavvandede bassiner. De opstår som resultat af aktivitet i tætteregimenter af mikroorganismer, især bakterier og encellede alger, hvoraf cyanobakterier er blandt de mest almindelige byggeorganismer i både fossile og nulevende stromatolitter.

Hvordan dannes de?

Dannelsen starter i tykke mikrobielle måtter (biofilms) på underlaget. Det slim, som bakterierne udskiller, samler sedimentkorn, og de sidder fast sammen med kalciumkarbonat, som også stammer fra bakterierne og fra kemiske forhold i vandet. Den kombinerede proces af mekanisk indfangning og kemisk udfældning bygger tynde lag op over tid og skaber de karakteristiske laminationer og nogle gange søjleformede eller kuplede former.

Cyanobakterier driver fotosyntese ved at bruge vand, kuldioxid og sollys til at fremstille organisk stof og frigive ilt som biprodukt. Samtidig kan andre mikroorganismer udføre alternative processer (fx anoxygen fotosyntese eller forskellige former for respiration), som påvirker kemien i måtten og dermed udfældningen af mineraler.

Stromatolitters morfologi og forekomster

Stromatolitter forekommer i en række former: flade laminerede plader, kupler, kamme eller søjler. Typerne afhænger af energiniveauet i miljøet (bølger, strøm), sedimenttilførsel og de dominerende mikroorganismer. I dag findes levende stromatolitter fx i hypersaline miljøer som Shark Bay i Australien og Hamelin Pool, hvor konkurrence fra dyr er begrænset.

Fossilregistrering og alder

Stromatolitter er vigtige i geologien, fordi de efterlader velbevarede lagdelte strukturer, der kan tolkes som fossile spor af tidligt liv. De ældste sikre eksempler på stromatolitter er ekstremt gamle: fund i Isua suprakrustal bælte i Sydvestgrønland er blevet dateret til omtrent 3.710–3.695 milliarder år (3.710–3.695 Ma), hvilket gør dem til nogle af de tidligste mulige fossile vidnesbyrd om liv på Jorden. Disse ISB-stromatolitter er omkring 215 millioner år ældre end stromatolitterne i den 3.480 millioner år gamle Dresser-formation i Pilbara-kratonet i Vestaustralien, som tidligere var blandt de mest omdiskuterede og accepterede tidlige eksempler.

Gennem tiden er aldersbestemmelser og tolkninger blevet revideret, og nogle ældste fortolkninger er kontroversielle, fordi geologisk omlejring og metamorfose kan ændre eller udviske tegn på biologisk oprindelse. Alligevel harmonerer fundene i store træk med genetiske molekylære urstudier, som peger på, at livets oprindelse i geologisk set meget tidlige perioder muligvis rækker tilbage til haderiske æon og de tidlige dele af den arkæiske æon.

Betydningen for Jordens atmosfære og livets udvikling

Stromatolitternes mikroorganismer — især cyanobakterier — spillede en central rolle i ændringer af Jordens atmosfære. Deres evne til fotosyntese (særligt oxygenisk fotosyntese, som producerer frit ilt) opbyggede over geologisk tid store mængder ilt i atmosfæren. Denne langvarige produktion førte efter mange hundrede millioner år til den såkaldte store iltningsbegivenhed, som markant ændrede jordens kemi og økologi. Effekten var gradvis — efter ca. en milliard år med akkumuleret biologisk iltbidrag begyndte atmosfæren at indeholde mere frit ilt, hvilket gjorde mange anaerobe organismer sårbare, men gav samtidig grobund for ilt-afhængige metaboliske veje og senere mere komplekse flercellede livsformer.

Metoder, tolkning og betydning for astrobiologi

Geologer og palæobiologer bruger flere metoder til at identificere fossile stromatolitter: sedimentologi, mikrostrukturel analyse, isotopstudier (fx kulstofisotoper), og mikrofossilundersøgelser. Kombinationen af morfologi og kemiske signaturer er nødvendig for at skelne biogene stromatolitter fra abiogene strukturer.

Fordi stromatolitter både er tidlige og tydelige tegn på fotosyntetisk liv, er de vigtige som biosignaturer i søgen efter liv på andre planeter. De viser, hvordan enkle mikroorganismer kan efterlade synlige, langtidsholdbare spor, der er mulige at påvise i sedimentære bjergarter.

Moderne stromatolitter og forskning i dag

Levende stromatolitter findes stadig i særlige nicher, hvor forholdene begrænser planteædere og andre forstyrrende organismer. Studier af disse moderne systemer giver indsigt i mikrobiologiske processer, samspillet mellem mikroorganismer og udfældningsmekanismer samt bevaringsprocesser, som hjælper med at fortolke de tidlige fossile eksempler.

Opsummering

• Stromatolitter er lagdelte, mikrobielt byggede strukturer, dannet ved indfangning af sediment og udfældning af mineraler.
• De ældste mulige stromatolitter er blandt de tidligste fossile tegn på liv på Jorden, med meget gamle fund i bl.a. Sydvestgrønland og Vest Australien.
• Aktiviteten i stromatolitternes mikroorganismer, især cyanobakterier, bidrog gennem fotosyntese til gradvis opbygning af atmosfærisk ilt og den efterfølgende store iltningsbegivenhed.
• Studiet af stromatolitter forbinder geologi, biologi og astrobiologi i forståelsen af, hvordan liv kan efterlade varige spor i klipper.

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvad er stromatolitter?

Spørgsmål: Hvordan skaber cyanobakterier deres føde?

Spørgsmål: Hvad er betydningen af stromatolitter?

Spørgsmål: Hvor blev de ældste kendte stromatolitter fundet?

Spørgsmål: Hvordan påvirkede fotosyntesen hos tidlige cyanobakterier Jordens atmosfære?

Sp: Hvornår fandt denne store iltning sted?

Søg efter bogstav