For omtrent hundre år siden kunne ikke de eldste tegnene til liv spores lenger tilbake enn til begynnelsen av kambrium, for drøyt 500 millioner år siden. Men de komplekse formene som ble påvist kan ikke ha sprunget ut av ingenting. Derfor var det naturlig å tro at primitive former for liv måtte ha eksistert før den tiden. Og riktignok, ved nærmere undersøkelser av prekambriske bergarter ble det senere gjort mange funn av mikrofossiler, men også makrofossiler.
Fagfeltene paleobiologi og geobiologi har i de siste tiårene nytt godt av en enorm utvikling i teknologi og metoder. Resultatet er flere nye funn av biosignaturer eller spor etter liv. I tillegg har den plutselige økningen i atmosfærens oksygeninnhold for 2,3-2,4 milliarder år siden (se figur) blitt brukt som et indirekte geokjemisk «bevis» på at oksygenproduserende bakterier oppstod ganske tidlig i Jordens utvikling.
Kampen om rekordene
Algelignende strukturer i Gunflintformasjon i Canada ble viden kjent da den amerikanske paleontologen George G. Simpson etter mange års forskning kunne fastslå de hadde en biologisk opprinnelse, og i 1968 kunngjorde han i boken «Evolusjonens betydning» at «livet er minst to milliarder år gammelt».
I 1993 publiserte den amerikanske paleobiologen William Schopf en artikkel hvor han beskrev karbonrike, mikroskopiske strukturer som han hadde funnet i den 3,5 milliarder år gamle Apex flintstein i Pilbara, Australia. Han mente at vi hadde å gjøre med mikrofossiler av 11 ulike typer bakterier.

Jorden er nesten 4,6 milliarder år gammel. Spor etter liv er likevel sparsomt fra de første fire milliarder årene (prekambrium). Den blå kurven viser endringer i atmosfærens oksygeninnhold over tid. Legg merke til at skalaen er logaritmisk. Dagens nivå representerer her 100 % (21 % oksygen). Gjennom de første to milliarder år er oksygeninnholdet nærmest neglisjerbart. Etter The Great Oxidation Event øker oksygennivået til 1-40 prosent av dagens nivå. Den neste store økningen skjer ved overgangen mellom prekambrium og kambrium og kan settes i sammenheng med oppblomstringen av livet i havet i kambrium.
Illustrasjon: Aave Lepland
Et lite tilbakeskritt
Jernmalm – et livstegn
I den senere tid har det dukket opp nye teorier som forklarer dannelsen av båndet jernavsetninger, og den tyske geologen Nicole Posth beskriver i en artikkel i Nature i 2008 om eksperimenter som ble gjort for å fastslå de kjemiske, fysiske og biologiske betingelsene for dannelse av BIF-lignende sedimenter i oksygenfrie omgivelser. Forskerne fant ut at andre mikroorganismer, som nytter seg av solens energi uten å produsere oksygen (anoksygene fototrofer), godt kan forvandle Fe2+ til Fe3+. De fant også ut at jernoksiderende bakterier reagerte på temperaturforandringer, og at abiogene avsetninger av silisiumrike mineraler tok overhånd når temperaturen var noe lavere eller høyere enn ca. 20-25 °C.
De eldste BIF-er er funnet på Isua, Grønland, og ved Hudson Bay, Canada og har en alder på 3,8 milliarder år. Hvis dannelsen av disse har sammenheng med jernoksiderende bakterier, vil derfor jernbergartenes eksistens selv være et tegn på levende liv.
- Båndete jernmalmer, Banded Iron Formations (BIF), er kjemiske sedimenter som består av jernoksider i veksling med kvarts. Bildet er fra Coppin Gap, Vest-Australia. Foto: Aivo Lepland
- Små kuppel-lignende stromatolitter i 3,4 milliarder år gamle bergarter fra Australia. Noen forskere mener slike struktur vitner om biologisk innflytelse. Andre er ikke like overbevist. Foto: Aivo Lepland
- Tykke lag med båndete jernavsetninger (Banded Iron Formation, BIF) dannet tidlig i urtiden er verdens største jernmalmforekomster. I tillegg gir de oss ny kunnskap om prosesser tidlig i Jordens historie og innsikt i hvordan livet ble til. Den røde fargen på fjellet skyldes høyt innehold av jernoksider. Bildet er fra Hammersley, Vest-Australia. Foto: Aivo Lepland
Gåtefulle steintepper
Spor etter de eldste livsformene er vanskelig å oppdage, ikke bare fordi sedimentene er veldig gamle, men også fordi de første mikroskopiske organismene manglet harde deler som kunne bli bevart i sedimentene. Stromatolitter kan være et unntak. Stromatolitter (fra gresk: «steinteppe») er laminerte strukturer som «vokser» i grunt vann ved at små sedimentpartikler fester seg til slimet fra levende mikroorganismer, særlig cyanobakterier, men også anoksygene fototrofer, og danner stolper, hauger eller matter.
Stromatolittliknende strukturer er funnet i gamle bergarter som er opp til 3,5 milliarder år gamle. Et ønske om å bevise livets eksistens ved hjelp av noe så håndgripelig, mens alle andre studieobjekter er av mikroskopisk størrelse, har holdt interessen oppe siden de første gang ble beskrevet på 1870-tallet. Men selv om fossile stromatolitter på mange måter ligner moderne, voksende kolonier, har ikke alle latt seg overbevise om stromatolittene har en biogen opprinnelse. Etter at datamodelleringer viste at slike laminerte strukturer kan etterlignes av kjemiske reaksjoner og fysiske krefter, har det blitt sådd enda mer tvil om stromatolitter kan være biomarkører.
Godt håp om bedre forståelse
Mye av det vi tror og mener om den tidligste perioden i livets utvikling er basert på geokjemiske spor etter organismer. I beste fall kan vi bruke disse sporene til å identifisere organismene og finne ut om hvordan de livnærte seg og hvor de tok energien fra. Det er imidlertid også en mulighet for at de geokjemiske signalene er tvetydige, og at de biogene og abiogene signaler lett forveksles. Den senere tids teknologiske utvikling gir oss imidlertid tro på at forbedrete analysemetoder kan bidra til at vi skaffer oss ny kunnskap om livets utvikling tidlig i Jordens historie.
Cyanobakterier
Blågrønne mikroorganismer som har evnen til å utnytte solenergi til å danne organisk materiale gjennom fotosyntesen.
Eukaryoter
Organismer med cellekjerne. Begrepet omfatter alle høyere organismer som planter og dyr.
Molekylære biomarkører
Organiske molekyler som indikerer eksistensen av levende organismer.
Fotosyntese
Noen organismer benytter lysenergi til å omdanne uorganiske forbindelser (CO2 og H2O) til organiske forbindelser (karbohydrater, CH2O) gjennom fotosyntesen, med oksygen (O2) som biprodukt. Jernoksiderende anoksiske fototrofer danner organiske forbindelser med oksidert jern (Fe3+) som biprodukt (anoksisk fotosyntese).
The Great Oxydation Event (GOE)
En rask økning i innholdet av oksygen i atmosfæren for 2,4-2,3 milliarder år siden. En av de mest grunnleggende overganger i Jordens historie.
Banded Iron Formation (BIF)
Gamle kjemiske sedimenter bestående vekselvis av jernoksider og kvarts.