Ongeveer 635 tot 720 miljoen jaar geleden, tijdens de zwaarste ijstijd van de aarde, de aarde was twee keer bijna volledig bedekt met ijs, volgens de huidige hypothesen. De vraag hoe het leven deze 'Sneeuwbal Aarde' ijstijden heeft overleefd, duurt tot ongeveer 50 miljoen jaar, heeft de meest vooraanstaande wetenschappers vele decennia beziggehouden. Een internationaal team, onder leiding van Nederlandse en Duitse onderzoekers van de Max Planck Society, vond nu de eerste gedetailleerde glimp van het leven na de 'Sneeuwbal' in de vorm van nieuw ontdekte oude moleculen, begraven in oude rotsen.

"Alle hogere dierlijke levensvormen, inclusief wij mensen, cholesterol produceren. Algen en bacteriën produceren hun eigen karakteristieke vetmoleculen." zegt eerste auteur Lennart van Maldegem van het Max Planck Instituut (MPI) voor Biogeochemie, die onlangs naar de Australian National University in Canberra verhuisde, Australië. "Zulke vetmoleculen kunnen miljoenen jaren in gesteente overleven, als de oudste (chemische) overblijfselen van organismen, en vertel ons nu wat voor soort leven lang geleden in de voormalige oceanen bloeide."

Maar de fossiele vetten die de onderzoekers onlangs ontdekten in Braziliaanse rotsen, afgezet net na de laatste sneeuwbalijstijd, waren niet wat ze vermoedden. "Absoluut niet, " zegt teamleider Christian Hallmann van MPI voor Biogeochemie, 'we waren helemaal in de war, omdat deze moleculen er heel anders uitzagen dan we ooit eerder hebben gezien!" Met behulp van geavanceerde scheidingstechnieken, het team slaagde erin minuscule hoeveelheden van het mysterieuze molecuul te zuiveren en de structuur ervan te identificeren door nucleaire magnetische resonantie in de NMR-afdeling van Christian Griesinger van het Max Planck Institute for Biophysical Chemistry. "Dit is op zich al zeer opmerkelijk", aldus Klaus Wolkenstein van MPI voor Biophysical Chemistry en het Geoscience Center van de Universiteit van Göttingen:"Nooit is een structuur opgehelderd met zo'n kleine hoeveelheid van zo'n oud molecuul." De structuur werd chemisch geïdentificeerd als 25, 28-bisnorgammacerane - afgekort als BNG zoals van Maldegem suggereert.

Fossiele vetten hoogstwaarschijnlijk afkomstig van heterotroop plankton

Toch bleef de oorsprong van de verbinding raadselachtig. "We hebben natuurlijk gekeken of we het ergens anders konden vinden", zegt Van Maldegem, die toen honderden oude rotsmonsters bestudeerde, met nogal verrassend succes. 'Met name de rotsen van de Grand Canyon waren echt een eye-opener', zegt Hallmann. Hoewel het tegenwoordig meestal bloedheet is, deze rotsen waren ongeveer 700 miljoen jaar geleden ook begraven onder kilometers gletsjerijs.

Gedetailleerde aanvullende analyses van moleculen in Grand Canyon-gesteenten - inclusief veronderstelde BNG-precursoren, de verdeling van steroïden en stabiele koolstofisotopische patronen - leidde tot de auteurs om te concluderen dat het nieuwe BNG-molecuul hoogstwaarschijnlijk afkomstig is van heterotrofisch plankton, mariene microben die afhankelijk zijn van het consumeren van andere organismen voor het verkrijgen van energie. "In tegenstelling tot bijvoorbeeld groene algen die zich bezighouden met fotosynthese en dus behoren tot autotrofe organismen, deze heterotrofe micro-organismen waren echte predatoren die energie wonnen door te jagen en andere algen en bacteriën te verslinden', aldus Van Maldegem.

Roofzuchtige soorten creëren ruimte voor algen en ander plankton

Hoewel predatie veel voorkomt bij plankton in moderne oceanen, de ontdekking dat het 635 miljoen jaar geleden zo prominent aanwezig was, precies na de ijstijd van de Sneeuwbal Aarde, is een groot probleem voor de wetenschappelijke gemeenschap. "Parallel aan het voorkomen van het raadselachtige BNG-molecuul observeren we de overgang van een wereld waarvan de oceanen vrijwel alleen bacteriën bevatten, naar een moderner aardsysteem met veel meer algen. We denken dat massale predatie heeft bijgedragen aan het 'opruimen' van de door bacteriën gedomineerde oceanen en om ruimte te maken voor algen', zegt Van Maldegem.

De resulterende complexere voedingsnetwerken voorzagen in de voedingsbehoeften voor grotere, meer ingewikkelde levensvormen om te evolueren - inclusief de afstammingslijnen die alle dieren, en uiteindelijk wij mensen, voortkomen uit. Het massale begin van predatie speelde waarschijnlijk een cruciale rol in de transformatie van onze planeet en haar ecosystemen naar de huidige staat.