Lavaleven

Net nu oud bewijs voor zeer vroeg leven op aarde ontkracht is, duiken nieuwe aanwijzingen voor een ouderdom van 3,5 miljard jaar op. In kussenlava in Zuid-Afrika.

IS HET LEVEN op aarde dan toch al zo'n 3,5 miljard jaar geleden ontstaan? Uit tamelijk onverwachte hoek komen nieuwe aanwijzingen voor een heel vroege bevolking van de aarde met draadvormige bacteriën. In Science van 23 april beschrijven de geologen Harald Furnes en Neil Banerjee van de Universiteit van Bergen (Noorwegen) de overblijfselen van bacteriën in de spleten van basalt dat ongeveer 3,5 miljard jaar geleden ontstond.

Met collega's uit de VS, Canada en Zuid-Afrika onderzochten zij de verglaasde randen van zogenoemd kussenlava (pillow lava) in de `Barberton greenstone belt' (BGB) in Zuid Afrika. Die ligt aan de oevers van de Komati River, vlak ten zuiden van het Kruger wildpark. Kussenbasalt (kussenlava) ontstaat als de hete magma van een onderzeese vulkaan uitstroomt in koud zeewater. Geologen twijfelen er niet aan dat de BGB 3,5 miljard jaar geleden ontstond. Het vulkanisch materiaal heeft kort daarop een bescheiden metamorfose (met herkristallisatie en verplaatsing van mineralen e.d.) ondergaan maar is sindsdien tamelijk onaangetast gebleven. De kussens van het kussenbasalt (met diameters van centimeters tot twee meter) hebben opmerkelijke randen die uit natuurlijk vulkanisch glas bestaan. `Glas' is gedefinieerd als gesmolten en weer gestolde maar niet gekristalliseerde silicaten.

leeg

In het vulkanisch glas van basalt dat nog steeds in contact staat met zeewater zijn al eerder draadvormige of buisvormige microstructuren gevonden die op de resten van bacteriën lijken (Martin Fisk et al. in Science, 14 augustus 1998). Daaruit is afgeleid dat glas dus als voedingsbodem voor bacteriën kan dienen, wat gezien de minerale samenstelling ook niet zo onwaarschijnlijk is. Bovendien is het de laatste jaren experimenteel bevestigd, onder meer door de onderzoekers uit Bergen. Volgens Fisk laten bacteriën die groeiden op het vulkanisch glas na hun dood en vertering een veelheid aan microscopische putjes, geultjes en buisjes achter die leeg blijven of van lieverlee gevuld raken met kleideeltjes. In de glasachtige omgeving blijven de buisjes goed geconserveerd. Het lag dus voor de hand te onderzoeken of ook in ander basalt dit soort sporen te vinden zouden zijn.

De microscopische structuren die Furnes en Banerjee in het nieuwe Science-artikel als de resten van oud leven beschrijven vertonen wat betreft vorm en afmetingen grote gelijkenis met moderne draadvormende bacteriën. De micro-buisjes bestaan inmiddels voornamelijk uit de mineralen titaniet en chloriet, maar met röntgen-analyse is ook nogal wat koolstof aangetoond. En de onderzoekers maken aannemelijk dat dit niet uit ordinair (abiotisch) carbonaat bestaat, want dan zou het in vaste verhoudingen met calcium, magnesium of ijzer moeten voorkomen. Dat is niet het geval, dus moet het wel een restant van organische verbindingen zijn. Isotopenanalyse (onderzoek van de verhouding C12/C13) heeft aangetoond dat het koolstof tamelijk rijk is aan de lichte isotoop C12. Dat wordt vaak beschouwd als een effect van enzymatische processen, dus levensprocessen. Met argon-argon en uranium-lood dateringsmethoden kon worden aangetoond dat de metamorfose waarbij de `bacteriën' ingesloten raakten al zo'n 3,49 miljard jaar geleden zijn voltooiing vond. Jonger kunnen de veronderstelde bacteriën dus niet zijn.

Het sterkste argument van de groep Furnes-Banerjee is ongetwijfeld de treffende gelijkenis tussen de gefossiliseerde en gemineraliseerde buisjes en de modernere lege of met klei gevulde draadjes of buisjes die Fisk aantrof. Uit het redactionele commentaar in Science blijkt dat Martin Fisk van Oregon State University zich dan ook het makkelijkst laat overtuigen. `Zij hebben de sterkste aanwijzingen gevonden voor het leven in die tijd.'

Uit andere hoek klinkt zuiniger commentaar, vooral vanuit Oxford. De paleontoloog Martin Brasier blijkt dezelfde microstructuren in zeebodem-lava uit dezelfde periode te hebben onderzocht, maar dan in Australië. Hij interpreteert ze totaal anders. De buisjes zijn langs abiotische weg ontstaan toen mineraalkorreltjes, chemisch reagerend met hun omgeving, langzaam wegzakten in het vulkanisch glas, denkt hij.

blauwalgen

Martin Brasier is bekend geworden als de man die de Amerikaanse paleobioloog J. William Schopf van zijn voetstuk stootte. Schopf heeft jarenlang beweerd dat hij in oud afzettingsgesteente aan de noordwestkust van Australië resten van draadvormige blauwalgen aantrof die wel 3,47 miljard jaar oud waren. Hij onderscheidde zelfs 11 verschillende soorten. Op 7 maart 2002 haalde Martin Brasier c.s. in Nature alle argumenten die Schopf in de loop van de tijd had gehanteerd één voor één onderuit. Voor de interpretatie van het recente onderzoek van Furnes en Banerjee is van belang dat ook langs abiotische weg makkelijk een verrijking van de koolstofisotoop C12 kan optreden. Ook de zo overtuigend lijkende microscopische kralensnoeren van aan elkaar geregen `bacteriën' blijken zonder invloed van levensprocessen te kunnen ontstaan.

Als `het leven' op aarde al voor 3,5 miljard jaar geleden ontstond, zou dat opmerkelijk snel zijn. Want meestal wordt aangenomen dat de aarde zelf 4,5 miljard jaar oud is en dat zij zeker tot aan 3,9 miljard jaar geleden grondig steriel werd gehouden door het `heavy bombardment' met asteroïden en zware meterorieten. Als `leven' binnen 0,4 miljard jaar kan ontstaan is het misschien geen bijzonderheid.