Der Atmosphäre Stickstoff zu entziehen, um ihn in eine biologisch verwertbare Form zu verwandeln, ist für Bakterien ein energetisch äußerst unwirtschaftlicher Prozess. Rafael Navarro-Gonzales von der Nationalen Universität von Mexiko und seine Kollegen kommen jetzt aufgrund eines Laborexperimentes zu dem Ergebnis, dass die Bakterien dazu keine andere Wahl hatten, als während des Erdzeitalters Archaikum der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre sank. Die Forscher schildern ihr Experiment im Fachmagazin Nature.
Für viele Wissenschaftler war es lange Zeit ein Rätsel, wieso die Evolution die stickstofffixierenden Bakterien hervorbrachte. Denn Blitze erfüllen die Aufgabe der Stickstofffixierung für die Lebewesen “kostenlos”, indem sie die Stickstoffmoleküle in der Atmosphäre in einzelne Atome spalten, so dass diese sich dann mit Sauerstoff zu biologisch verwertbaren Molekülen verbinden können. Da es in der Uratmosphäre kaum Sauerstoff gab, musste Kohlendioxid dafür als Sauerstofflieferant herhalten.
Während des Archaikums ? dem Zeitalter, dass vor 3,8 Milliarden Jahren begann und vor 2,5 Milliarden Jahren endete ? sank jedoch der Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre. Aufgrund ihres Experimentes, in dem sie eine Uratmosphäre nachbildeten und Blitze mit Hilfe von Laserimpulsen simulierten, konnten Navorro-Gonzales und seine Kollegen ausrechnen, dass bereits ein Abfall des Kohlendioxidgehaltes um nur 20 Prozent die Stickstofffixierung durch Blitze um den Faktor 100 vermindert.
Die Forscher gehen davon aus, dass das Leben auf der Erde vor 2,2 Milliarden Jahren in eine “Stickstoffkrise” geriet, die etwa 100 Millionen Jahre andauerte und zur Evolution der stickstofffixierenden Bakterien führte.
Ungeklärt ist allerdings die Rolle des Methan, das in den Experimenten der Forscher nicht berücksichtigt wurde. Die Wasserstoffatome im Methan-Molekül kommen nämlich ebenfalls für die Stickstofffixierung in Frage.
Axel Tillemans
