1 Ein fünfzehnjähriger Junge
Frühjahr 1957, Charnwood Forest bei Leicester in Mittelengland. Ein fünfzehnjähriger Junge geht mit zwei Freunden klettern. An der Felswand eines stillgelegten Steinbruchs entdeckt er einen blattförmigen Abdruck, gut zwanzig Zentimeter lang. Von einer Mittelachse gehen zu beiden Seiten regelmäßig angeordnete Zweige ab. Das Ganze sieht aus wie eine Feder. Oder wie ein Farnwedel.
Der Junge heißt Roger Mason. Er macht eine Durchreibung und nimmt sie mit nach Hause. Sein Vater ist Pfarrer am Ort und kennt Trevor Ford, einen Geologen an der Universität Leicester.
Ford fährt zum Fundort und sieht sich den Abdruck an. Im folgenden Jahr veröffentlicht er die wissenschaftliche Beschreibung und gibt ihm einen Namen: Charnia masoni. Der Gattungsname verweist auf Charnwood, der Artname ehrt Mason. Das Fossil ist bis heute im Museum von Leicester ausgestellt. Auch Mason wird später Geologe; in seinen späteren Jahren lehrt er an der Chinesischen Universität für Geowissenschaften in Wuhan.
Mason war nicht der Erste, der so etwas gesehen hatte. Ein Jahr zuvor hatte ein ebenfalls fünfzehnjähriges Mädchen, Tina Negus, im selben Wald einen ähnlichen Abdruck entdeckt.
Zurück in der Schule fragte sie ihren Lehrer danach. Der erklärte ihr, diese Gesteine seien präkambrisch, und in präkambrischen Gesteinen gebe es keine Fossilien. Sie fragte nicht weiter. Erst ein halbes Jahrhundert später wurde ihre Geschichte in die Entdeckungsgeschichte dieses Fossils aufgenommen.
Noch einmal zwanzig Jahre früher hatte es in Leicester einen anderen Jungen gegeben, der am Wochenende oft mit dem Fahrrad aufs Land fuhr, um Fossilien zu suchen. Sein Vater leitete das University College Leicester. Aus dem Jungen wurde David Attenborough, der Naturfilmer.
In seinen späten Lebensjahren erzählte er, auf die Idee, in Charnwood zu suchen, sei er nie gekommen. Schließlich wusste jeder, dass die Gesteine dort aus dem Präkambrium stammten. Da war nichts drin. Im vierten Abschnitt werden wir ihm wiederbegegnen.
Was da „jeder wusste“, hatte eine Vorgeschichte. Schon Darwin hatte sich in „Über die Entstehung der Arten“ daran abgearbeitet: Gleich zu Beginn des Kambriums waren die Fossilien bereits sehr komplex. Darunter hingegen fand sich nichts.
Bis zur Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts war daraus Lehrbuchwissen geworden: In Schichten vor dem Kambrium hatten große, kompliziert gebaute Lebewesen nichts zu suchen. Ein „großes präkambrisches Fossil“ traf genau in diese Lücke.
Ähnliche Funde waren schon mehrfach gemeldet worden. Jedes Mal hatten zwei Einwände genügt, sie abzuwehren: Entweder stimmte das Alter der Schicht nicht, oder das Gebilde war gar kein Lebewesen gewesen.
1868 wurden auf Neufundland, das heute zu Kanada gehört, scheibenförmige Abdrücke entdeckt. 1872 gab ihnen Billings, Paläontologe beim Geological Survey of Canada, einen Namen. Sie stammten aus Schichten, die nach damaliger Auffassung älter waren als jedes komplexe Leben. Spätere Forscher zogen es deshalb vor, die Scheiben als anorganische Konkretionen zu deuten.
Erst als man gegen Ende des zwanzigsten Jahrhunderts die Typusexemplare erneut untersuchte, bekam der Name wieder eine tragfähige Grundlage. Um die 1930er-Jahre beschrieben deutsche Forscher in Südwestafrika, dem heutigen Namibia, eine Reihe großer Fossilien weichkörperiger Organismen. Für große Tiere aus dem Präkambrium gab es damals keinen akzeptierten Deutungsrahmen. Also verstand man diese Funde lange als kambrisch.
Dem Durchbruch am nächsten kam ein Fund von 1946 in Australien. Der siebenundzwanzigjährige Geologe Sprigg untersuchte in den Ediacara Hills, einem Teil der Flinders Ranges in Südaustralien, ob sich einige aufgegebene Bergwerke wieder in Betrieb nehmen ließen.
Der Erzählung nach setzte er sich zum Mittagessen hin, drehte einen Sandstein um und sah darauf scheibenförmige Abdrücke. Der Titel seiner 1947 veröffentlichten Arbeit sprach von unterkambrischen Quallen aus den Flinders Ranges. Nur stand hinter „unterkambrisch“ eine Klammer, und darin ein Fragezeichen. Dieses Fragezeichen hält fest, wie ein Mensch gleichzeitig zwei widersprüchliche Dinge glaubte: Das hier sah viel zu alt aus. Und so alt durfte es nicht sein.
In Charnwood lag die Sache anders. Das Alter der Gesteinsschichten war schon vor dem Fossilfund bestimmt worden. Die Grundlage bildeten die regionalen Schichtverhältnisse und Vergleiche mit den darüber- und darunterliegenden Gesteinen. Kein einziges Fossil war dafür herangezogen worden.
Die Belege für das Alter und die Belege des Fossils waren voneinander unabhängig. Der Ausweg „In Wirklichkeit ist die Schicht doch kambrisch“ war damit versperrt. Es blieben zwei Möglichkeiten: entweder anerkennen, dass es im Präkambrium bereits große, komplexe Lebewesen gegeben hatte, oder nachweisen, dass der Abdruck nicht von einem Lebewesen stammte. Die Regelmäßigkeit dieses Blattes machte auch den zweiten Weg schwer gangbar.
Von einem einzelnen Kuriosum auf einen ganzen Meeresboden wuchs das Problem in Neufundland an. 1967 kartierte Misra, der aus Indien stammte und an der Memorial University of Newfoundland ein Aufbaustudium absolvierte, präkambrische Schichten an der Südküste der Avalon-Halbinsel. Auf den Felsflächen am Meer entdeckte er Hunderte, ja Tausende Fossilien. Der Küstenabschnitt heißt Mistaken Point, Kap der Verwechslung. Der Name erinnert an frühere Schiffsunglücke: Im Nebel hielten Kapitäne ihn oft für ein anderes, nahe gelegenes Kap. Sie änderten den Kurs und liefen auf die Klippen.
Viele der dortigen Schichtflächen waren schlagartig von Vulkanasche zugedeckt worden. Wie in Pompeji wurde eine ganze Lebensgemeinschaft an Ort und Stelle begraben. Erhalten blieb eine Momentaufnahme des Meeresbodens: Alle Individuen auf derselben Schichtfläche hatten zur selben Zeit gelebt.
So lassen sich ihre Besiedlungsdichte bestimmen, ihre Anordnung betrachten und ihre Größenverteilungen vergleichen. 2016 wurde Mistaken Point zum Welterbe erklärt. Ein weiterer ergiebiger Fundort sind die Kliffs an der russischen Weißmeerküste. Dort begann die Forschung in den 1970er-Jahren.
Wenn im Frühjahr Eis und Schnee tauen, bricht von diesen Kliffs jedes Jahr eine Schicht ab und legt neue Fossilhorizonte frei. Einst lag hier ein flaches Meer. Die einzelnen Körper sind fein erhalten; auf derselben Schichtfläche lassen sie sich mit den Spuren ihres Verhaltens in Verbindung bringen.
Die Zeitspanne selbst wurde erst 2004 als offizielle Einheit der geologischen Zeitskala anerkannt. Als Referenzprofil für ihre Untergrenze wählte man ein Bachtal in den Flinders Ranges in Südaustralien. Eine in den Fels eingelassene Bronzetafel markiert die Linie: vor etwa 635 Millionen Jahren. Zum ersten Mal seit rund 120 Jahren erhielt die internationale geologische Zeitskala eine neue Periode. Ihr Name lautet Ediacarium.
Die Zeit war damit bestimmt. Die Zugehörigkeit nicht. Im selben zeitlichen Rahmen lagen nun Körper nebeneinander, die völlig verschieden gebaut waren. Dieser Beitrag handelt davon, wie man immer wieder versuchte, sie in Schubladen zu sortieren. Und davon, warum sie immer wieder nicht hineinpassten.
2 Was es da alles gibt
Beschreiben wir sie zunächst, ohne ihnen gleich einen Platz zuzuweisen.
Zu den ersten großen Gruppen, die man erkannte, gehörten blattartige Körper wie Charnia. Heute fasst man sie als Rangeomorphen zusammen. Der Name geht auf die namibische Gattung Rangea zurück, die wiederum nach dem deutschen Geologen Range benannt wurde, der dort Forschungsarbeiten durchgeführt hatte.
Ihr wichtigstes Merkmal ist ein Körperbau, der dasselbe Modul rekursiv wiederholt. Von der Hauptachse gehen Zweige erster Ordnung ab. Diese bestehen ihrerseits aus kleineren Zweigen zweiter, dritter, manchmal sogar vierter Ordnung, die jeweils wie das Ganze aussehen.
Vergrößert man einen kleinen Ausschnitt, sieht man erneut das Muster des gesamten Körpers. Die feinen Zweige eines Baumes haben nicht dieselbe Gestalt wie sein Stamm. Bei diesen Fossilien dagegen wiederholt jede Ebene der Baueinheiten dasselbe Muster.
Quantitative Untersuchungen ergeben je nach Gattung eine fraktale Dimension von ungefähr 1,6 bis 2,4. Das zeigt, wie stark sie bei begrenzter Dicke ihre Oberfläche vergrößerten. Heutige Korallen, Seefächer, Pilzgeflechte und Pflanzen können ebenfalls verzweigte Formen bilden. Doch keine davon ist so verschachtelt gebaut, dass auf jeder Ebene erneut das Ganze erscheint.
Sie sehen aus wie Pflanzen, lebten aber nicht vom Sonnenlicht. Die Gemeinschaften von Mistaken Point siedelten in mehreren hundert Metern Tiefe und darunter. Dorthin drang kein Licht. Ihre große Oberfläche diente vermutlich eher dazu, gelöste Nährstoffe und Sauerstoff aus dem Meerwasser aufzunehmen.
Sie vermehrten sich auch. 2015 übernahmen Forscher aus Cambridge statistische Verfahren, mit denen man die Verteilung von Bäumen im Wald untersucht. Auf drei Felsflächen in Neufundland erfassten sie die Positionen von mehr als tausend Individuen. Eine spindelförmige, blattartige Form wuchs in Gruppen: In jeder Gruppe standen um die großen Exemplare kleine herum. Das Muster erinnerte an Erdbeerpflanzen, die über Ausläufer neue Pflänzchen bilden.
Die Größenunterschiede unter den blattartigen Formen sind beträchtlich. Manche messen nur Zentimeter. Einige blatt- und spindelförmige Exemplare erreichen Metergröße, die größten annähernd zwei Meter.
Unter den flachen, eiförmigen Körpern mit Querstreifen fällt Dickinsonia besonders auf. Sprigg benannte sie nach Dickinson, dem damaligen Leiter der südaustralischen Bergbaubehörde. In ihrem chinesischen Namen steckt noch das Wort „Qualle“, ein Überbleibsel der frühen Fehldeutung.
Ihre Länge reicht von weniger als vier Millimetern bis zu etwa 1,4 Metern. Der Körper ist dünn und flach; entlang der Längsachse sitzen zahlreiche rippenartige Einheiten. Er erinnert an eine ovale Luftmatratze. Oft liegen auf einer einzigen Schichtfläche große und kleine Exemplare dicht verstreut, vom Fingernagel- bis zum Waschschüsselformat. Daran lässt sich ablesen, wie sie wuchsen: An einem Ende kamen Einheit für Einheit neue Abschnitte hinzu, während die älteren mit dem Körper breiter wurden.
Ob die beiden Reihen links und rechts einander genau spiegeln oder leicht gegeneinander versetzt sind, ist seit Langem umstritten. Der Unterschied klingt gering, hat aber erhebliches Gewicht. Eine strenge Spiegelung kennzeichnet die Körpersegmente, wie man sie von Ringelwürmern kennt.
Wenn dagegen einer Einheit links die Lücke zwischen zwei Einheiten rechts gegenüberliegt, ergibt sich eine Anordnung, die bei heutigen Tieren kaum vorkommt. Wer Querstreifen sieht, muss also erst fragen, was für Querstreifen das sind.
Das bekannteste Beispiel für dreistrahlige Symmetrie ist Tribrachidium. Meist bleibt es als kreisrundes Flachrelief von wenigen Millimetern bis fünf Zentimetern Durchmesser erhalten. Aus der Mitte laufen drei gebogene Hauptarme im Abstand von ungefähr 120 Grad. Alle krümmen sich in dieselbe Richtung, wie die Flügel eines dreiflügeligen Windrads.
Strömungssimulationen zeigen, dass ein solcher Körper Wasserbewegungen so verändern kann, dass mitgeführte Partikel an bestimmten Stellen absinken. Für bilaterale, radiale oder fünfstrahlige Symmetrie gibt es bei heutigen Tieren vertraute Zuordnungen. Die fünfstrahlige gehört zum Stamm der Seesterne und Seeigel. Einen dreistrahlig gebauten erwachsenen Körper findet man dagegen in keinem heutigen Tierstamm.
Eindeutig bilateral gebaut und zudem mit Fraßspuren verbunden ist Kimberella. Ihr Name erinnert an den früh verstorbenen Fossiliensammler Kimber, der 1964 auf einer Forschungsreise nach Zentralaustralien ums Leben kam. Der Körper ist oval bis birnenförmig, mit einem Vorder- und Hinterende, einer linken und einer rechten Seite. Große Exemplare erreichen mehr als zehn Zentimeter.
Zusammen mit ihren Körperfossilien tauchen immer wieder fächerförmige Gruppen paariger Schabspuren auf. Von Spur zu Spur ändert sich der Radius. Es sieht aus, als säße jemand an einer Stelle und harkte den Boden vor sich, wobei er nach jedem Strich ein wenig weiterdreht. Abgeschabt wurde die Mikrobenmatte auf dem Meeresboden. Entscheidend ist, dass diese Spuren oft unmittelbar zu einem toten Körper führen: Man sieht, wer da geschabt hat.
Bei den allermeisten Spurenfossilien kennt man den Urheber nicht. Lassen sich Körper und Spur einander zuordnen, steigt der Informationsgehalt auf eine andere Ebene. Dann ist nicht bloß belegt, dass sich etwas bewegt hat. Man erkennt auch die Richtung der Nahrungsaufnahme, die Wiederholung der Bewegung und die Art, wie das arbeitende Organ den Boden berührte. Nur das Schaborgan selbst ist im Fossil nicht erhalten.
Andere Formen steckten zur Hälfte im Schlamm. Ernietta aus Namibia besaß einen räumlichen, sack- oder becherförmigen Körper. Zahlreiche Exemplare sind halb ins Sediment eingesenkt erhalten. Wer sie rekonstruiert, muss sie aufrecht im Schlamm stehend zeichnen.
Diese Formen werden häufig zusammen mit anderen diskutiert, weil sie alle wie gesteppt wirken: Röhrenreihen, Kammern, eine Oberfläche wie eine in Kästchen abgenähte Matratze. Die Ähnlichkeit ihres Aussehens ist der ganze Grund, sie zusammenzustellen.
Am buntesten ist die Sammlung röhrenförmiger Fossilien: Gruppen langer, dünner, weicher Schläuche, zentimetergroße organische Röhren und Cloudina, deren Röhre aus ineinandergesteckten becherförmigen Abschnitten besteht. Cloudina war bereits mineralisiert und gehört zu den frühesten bekannten Tieren mit einer harten Schale. Ihr Name ehrt den amerikanischen Paläontologen Cloud.
Die Spurenfossilien werden nach und nach komplexer. Schon in älteren Schichten gibt es einfache Schleifspuren auf der Oberfläche und Fraßspuren unter der Matte. Vor ungefähr 551 bis 539 Millionen Jahren treten deutlichere, zusammenhängende Fortbewegungsspuren und flache Gänge hinzu. Die meisten Spuren aus dem Ediacarium beschränken sich auf die Oberfläche der Mikrobenmatten oder auf wenige Millimeter bis Zentimeter unmittelbar darunter. Die gesamte Sedimentschicht wurde noch nicht großflächig durchwühlt.
Zum Schluss zwei Zahlen. Die Größen im gesamten makroskopischen Fossilbericht erstrecken sich über mindestens drei Größenordnungen, von wenigen Millimetern bis zu fast zwei Metern. Für „Ediacara-Lebewesen“ gibt es keine typische Körpergröße.
Auch die Zahl der Gattungen und Arten lässt sich nicht auf eine dauerhafte ganze Zahl bringen. Fachliche Datenbanken sprechen zusammenfassend von etwa zweihundert beschriebenen makroskopischen Arten. Weiter gefasste Verzeichnisse aller bisher vergebenen Namen kommen auf ungefähr 247 Gattungsnamen. Rund 164 davon gelten den Bearbeitern als gültig. Dazwischen stecken zahlreiche Mehrfachbenennungen derselben Formen und Fossilien mit unklarer Zuordnung.
Auch das Benennen trägt menschliche Spuren. 2018 erhielt eine kleine, in Südaustralien entdeckte Scheibe den Namen Obamus, zu Ehren des kurz zuvor ausgeschiedenen US-Präsidenten. Im selben Jahr wurde ein anderes kleines, ovales Fossil von der Größe einer Rosine Attenborites genannt. Es erinnert an den Mann, der als Kind gerade nicht in Charnwood nach Fossilien gesucht hatte. Wie viele Mitglieder eine Gruppe hat, hängt davon ab, wie viele ihrer Namen als gültig anerkannt werden. Und darüber wird fortwährend neu entschieden.
3 In welchen Schubladen sie schon lagen
In der ersten Phase suchte man für jeden Fund ein Gegenstück unter den heutigen Tierstämmen.
Sprigg beschrieb die südaustralischen Scheiben 1947 kurzerhand als Quallen. Er schickte seinen Fundbericht an „Nature“ und bekam eine Absage. Im folgenden Jahr trug er auf dem Internationalen Geologenkongress in London darüber vor. Kaum jemand nahm die Sache ernst.
Die Wende kam mit Glaessner, der in Österreich geboren war und an der Universität Adelaide lehrte. Ende der 1950er-Jahre verglich er die Fossilien aus den Ediacara Hills mit ähnlichen Funden aus aller Welt und bestätigte ihre Herkunft aus der Zeit vor dem Kambrium. Sprigg selbst wechselte später in die Erdölsuche. Am Nordende der Flinders Ranges kaufte er außerdem eine Viehfarm, aus der er ein Wildschutzgebiet machte.
Mehr als zwanzig Jahre lang verfolgten Glaessner und seine Kollegen im Wesentlichen diesen Ansatz: Scheiben und strahlenförmige Körper entsprachen quallenartigen Hohltieren, blattartige Körper den Seefedern, flache Formen mit sich links und rechts wiederholenden Einheiten den Ringelwürmern oder Gliederfüßern. Der Reiz lag auf der Hand. Wenn es schon im Präkambrium frühe Vertreter heutiger Tierstämme gegeben hatte, ließen sich die seltsamen Formen als „unvollständig erhaltene, eigentlich vertraute Tiere“ verstehen.
Dickinsonia wurde ausdrücklich den Ringelwürmern zugeordnet. 1966 deutete man ihre quer verlaufenden Wiederholungseinheiten als Körpersegmente; 1972 rekonstruierte man sie nach dem Vorbild von Vielborstern wie dem Seeringelwurm. Doch auch die vielen später hinzugekommenen Exemplare zeigten keinen verlässlichen Mund, After oder Darm und keine Parapodien. Eine innere Segmentierung war ebenfalls nicht zu erkennen. Obendrein konnten die vermeintlichen „Segmente“ links und rechts gegeneinander versetzt sein.
Charnia und ähnliche Formen galten lange als Seefedern. Beide haben eine Hauptachse und wiederkehrende „Blättchen“ zu beiden Seiten. Aus der Ferne sehen sie einander ähnlich. Seefedern sind Nesseltiere. Jede ganze Seefeder besteht aus vielen kleinen Polypen, und jeder Polyp hat Tentakel und einen Mund. Noch heute stehen sie stellenweise dicht auf den schlammigen Böden der Tiefsee. Manche leuchten, wenn man sie berührt.
Die Zweige von Charnia bestehen dagegen aus selbstähnlichen Modulen der nächstkleineren Ordnung. Ein einziger Polyp ist darin nicht zu finden. Aus der Ferne ähnlich, aus der Nähe zwei völlig verschiedene Bauweisen.
Nach und nach schieden diese „Vorfahren heutiger Tierstämme“ wieder aus. In jedem Fall hatte ein Kriterium versagt. Die frühen Arbeiten stützten sich vor allem auf Vergleiche der Umrisse: eine Scheibe wie eine Qualle, ein gefiederter Wedel wie eine Seefeder, Querstreifen wie Ringel.
Die moderne Stammesgeschichtsforschung verlangt homologe Merkmale, die sich zwischen Gruppen vergleichen lassen. Im zweiten Beitrag ging es um diese Unterscheidung. Ähnlichkeit kann auf gemeinsamen Vorfahren beruhen, sie kann aber auch dadurch entstehen, dass verschiedene Linien unabhängig voneinander ähnliche Formen entwickeln. Nur die erste Art von Ähnlichkeit taugt zum Aufbau eines Stammbaums. Bei vielen Ediacara-Abformungen bleiben lediglich Umriss, Wiederholungseinheiten und Oberflächenmuster übrig. Sobald „sieht so aus“ nicht mehr genügt, sind kaum noch Merkmale da, mit denen sich ein Tierstamm bestimmen ließe.
Der zweite Ansatz begann ganz von vorn. Seilacher von der Universität Tübingen in Deutschland hatte sein ganzes Forscherleben Spurenfossilien gewidmet. Um 1989 schlug er vor, diese Organismen hätten eine eigene, vollständig ausgestorbene Großgruppe auf derselben Rangstufe wie das Tierreich gebildet. Später erhielt sie den Namen Vendobionta.
Nach seiner Vorstellung teilten sie einen „Luftmatratzen“-Bauplan: Reihen flüssigkeitsgefüllter Kammern bildeten den Körper, wie eine dünne, zusammengenähte Unterlage. Das Argument hatte eine klare funktionelle Logik.
Viele der Fossilien sind groß und zugleich außerordentlich dünn. Wiederholte Kammern können das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen erhöhen. Bei zahlreichen Exemplaren lassen sich zudem weder Mund noch Verdauungssystem zuverlässig nachweisen. Seilacher vermutete deshalb, dass sie gelöste organische Stoffe über die gesamte Körperoberfläche aufnahmen oder sich von symbiotischen Mikroorganismen mit Energie versorgen ließen. Riesige Fläche, geringe Dicke, wiederkehrende Kammern: In diesem Modell folgte alles aus derselben physiologischen Begrenzung.
Sein größtes Problem war, dass auch in dieses Modell nicht alle hineinpassten. Kimberella fraß in einer bestimmten Richtung. Dickinsonia bewegte sich und hinterließ Fraßspuren. Gegen Ende kamen röhrenförmige Tiere mit harten Schalen hinzu. All das ließ sich nicht unter „mundlos, Aufnahme ausschließlich über die Körperoberfläche“ vereinheitlichen. Selbst bei den blattartigen Körpern zeigten dreidimensionale Rekonstruktionen, dass manche Zweige entlang ihrer Nähte offen waren. Wie geschlossene Luftkissen sah das nicht aus.
Ein dritter Ansatz kam von Retallack an der University of Oregon in den USA. Seit den 1990er-Jahren vertrat er die These, einige typische Ediacara-Fossilien könnten Flechten nahestehen. 2013 legte er in „Nature“ nach: Manche fossilführenden Schichten Südaustraliens seien in Wirklichkeit alte Böden. Diese Lebewesen hätten an Land gelebt.
Er stützte sich unter anderem auf Risse in den Schichtflächen, Konkretionen und bodenähnliche Horizontfolgen sowie auf Isotopenbefunde, die er als Folgen der Bodenbildung deutete. Manche Dickinsonia-Exemplare behielten selbst nach der Verdichtung ein beträchtliches Relief. Sie schienen widerstandsfähiger gewesen zu sein als die weichen Kadaver wasserlebender Organismen.
Der erste Widerspruch kam aus der Sedimentologie. Die fossilführenden Schichten enthalten Rippelmarken und von Stürmen eingeschwemmte Sandlagen. Sie gehen ohne Unterbrechung in eindeutig marine Schichten über. Einige derselben Organismen kommen außerdem in marinen Kalksteinen vor.
Geochemisch dreht sich die Auseinandersetzung darum, ob die beobachteten chemischen Veränderungen ausschließlich durch Bodenbildung entstehen können. Auch frühe Gesteinsbildung, Mikrobenmatten am Meeresboden und marines Porenwasser können eine komplizierte chemische Differenzierung erzeugen. Das Modell hat bis heute seine Verteidiger. Zum vorherrschenden Erklärungsansatz ist es nicht geworden.
Ein vierter Ansatz setzt auf riesige Einzeller oder vielkernige Organismen. 2003 wurde vorgeschlagen, dass vor allem Mikrobenmatten und riesige Protisten den Meeresboden des Ediacariums besiedelt haben könnten. Einige Formen brachte man mit einer Gruppe großer, zu den Foraminiferen gehörender Organismen aus der heutigen Tiefsee in Verbindung.
Solche Organismen gibt es tatsächlich: Auf heutigen Tiefseeböden können einzelne Zellen mehr als zehn Zentimeter groß werden. Dieses Modell kommt ohne Mund, Darm und Muskeln aus. Zugleich bietet es Platz für riesige, vielkernige, dünne Körper mit großer Oberfläche.
Schwierig ist dabei, dass die molekulare Systematik diese heutige Gruppe als einen erst spät entstandenen Zweig innerhalb der Foraminiferen ausweist. Wollte man 560 Millionen Jahre alte blattförmige Körper unmittelbar daran anschließen, müsste man ihre Geschichte erheblich weiter zurückverlegen. 2011 wurde eine solche einfache Gleichsetzung deshalb zurückgewiesen. Die Möglichkeit, dass manche gekammerten Fossilien große Protisten waren, blieb dabei offen.
Der fünfte Ansatz ist der schlichteste: Manche Abdrücke stammen überhaupt nicht von einem einzelnen Organismus. 2007 untersuchte man mehrere scheibenförmige Fossilien und schlug vor, einige von ihnen seien durch das gebündelte Wachstum mikrometergroßer Fäden innerhalb einer Mikrobenmatte entstanden.
Die Scheiben aus Neufundland hatte man zunächst für anorganische Konkretionen gehalten. Später zeigte sich bei zahlreichen scheibenförmigen „Gattungen“, dass es sich womöglich um Haftscheiben verschiedener blattartiger Lebewesen, unterschiedliche Erhaltungszustände desselben Organismus oder Strukturen von Mikrobenmatten handelte. „Ein scheibenförmiger Abdruck entspricht einem scheibenförmigen Lebewesen“ war eine der ersten Annahmen, die unter den Befunden der Fossilisationsforschung zusammenbrachen.
Diese Ansätze lösten einander nicht einfach der Reihe nach ab. Heutige Tierstämme, eine eigenständige Großgruppe, Flechten, riesige Protisten, mikrobielle Gemeinschaften: Für verschiedene Gattungen konnte jeweils ein Teil davon zutreffen. Es ist eher, als lägen mehrere Netze gleichzeitig über demselben Haufen, und jedes bekäme einen anderen Teil zu fassen.
4 Die wenigen geklärten Fälle
Für eine 2018 veröffentlichte Studie reiste Bobrovskiy, damals Doktorand an der Australian National University, an die russische Weißmeerküste. Die Dickinsonia-Fossilien, die er suchte, steckten in mehreren Dutzend Meter hohen Kliffs über dem Meer. Er ließ sich mit dem Hubschrauber hinbringen, hing an Seilen in der Felswand und schlug Stück für Stück den Sandstein heraus. In dieser Gegend gab es sonst nur Bären und Mücken.
Er brauchte ganz besondere Exemplare. Die Schichten am Weißen Meer waren über Hunderte Millionen Jahre weder sehr tief begraben noch stark erhitzt worden. Auf manchen Dickinsonia-Fossilien lag noch ein hauchdünner organischer Film.
Vollständige Moleküle enthielt dieser Film nicht mehr. Übrig waren ihre Kohlenstoffgerüste, das, was die Zeit von ihnen stehen gelassen hatte. Im fünften Beitrag ging es um Moleküle wie Cholesterin. Bei Eukaryoten sind sie weit verbreitet, bei Bakterien selten. Tiere verwenden vorwiegend die Form mit siebenundzwanzig Kohlenstoffatomen. Bei Algen und Pilzen überwiegen verwandte Moleküle mit achtundzwanzig oder neunundzwanzig.
Das Ergebnis: Im Film auf Dickinsonia machte die Gruppe mit siebenundzwanzig Kohlenstoffatomen etwa 93 Prozent aus. Im Gestein nur wenige Millimeter über und unter dem Fossil waren es lediglich rund zehn Prozent.
Derselbe Sandstein, ein paar Millimeter Abstand, eine völlig andere molekulare Zusammensetzung. Daraus schloss das Forschungsteam: Dickinsonia war ein Tier. Mehr als siebzig Jahre nach ihrer Benennung gab es damit zum ersten Mal eine Einordnung, die nicht auf der äußeren Gestalt beruhte.
Die Aussage lautete „Tier“. Welcher Tierstamm, war damit nicht gesagt. Das Team führte außerdem zwei Prüfungen durch, um Verunreinigungen von außen auszuschließen. Die erste galt der räumlichen Verteilung. Stammte das Signal aus Erdöl, das später ins Gestein eingedrungen war, müssten Fossil und Umgebung ähnliche Werte aufweisen. Es dürfte sich nicht so genau entlang der Fossilkontur anreichern. Die zweite Prüfung galt dem Reifegrad: Das Material war nur schwach thermisch verändert. Dazu passte kein Erdöl, das bei hohen Temperaturen entstanden und anschließend zugewandert war.
Um 2025 wurden diese Daten erneut unter die Lupe genommen. Zwei Zweifel beschäftigten die Fachwelt schon lange: Könnten die ungewöhnlichen Isomerenverhältnisse doch von fremdem Erdöl stammen? Außerdem hatte die ursprüngliche Arbeit weder die absoluten Mengen noch den Gesamtgehalt an organischem Kohlenstoff vollständig offengelegt. Einige Korrekturen für den Gesteinshintergrund ließen sich deshalb nicht unabhängig überprüfen.
Die erneute Prüfung kam zu dem Schluss, dass bislang kein Verunreinigungsmechanismus bekannt sei, der auf natürliche Weise eine Anreicherung „nur in Dickinsonia“ erzeugen würde. Das Signal sprach weiterhin eher für einen ursprünglichen Befund. Zugleich wurde eingeräumt, dass die verfügbaren Daten nicht jede Möglichkeit einer Verunreinigung ausschließen konnten.
Auch Cholesterin ist kein ausschließlich tierischer Stoff. Manche anderen Eukaryoten können ebenfalls geringe Mengen davon herstellen. Das Gewicht des Befunds liegt daher im nahezu einseitigen Mengenverhältnis, im Gegensatz zwischen Fossil und umgebendem Gestein und in der Übereinstimmung mit anderen Belegen.
Dickinsonia selbst hatte weitere Hinweise hinterlassen. Der russische Forscher Ivantsov entdeckte auf den Felsflächen am Weißen Meer hinter manchen Exemplaren eine Reihe gleich geformter, zunehmend schwächerer Abdrücke. Dickinsonia hatte auf der Mikrobenmatte gelegen, von der Bauchseite her das Material unter sich verdaut und aufgenommen, war nach dem Fressen ein Stück weitergezogen und hatte sich erneut niedergelegt.
Diese Abdrücke waren ihre Esstische. 2022 untersuchte das Team, zu dem Bobrovskiy gehörte, auch Moleküle aus Kimberella-Fossilien. Es schloss daraus, dass Kimberella einen Darmabschnitt besaß und Algen sowie Bakterien gefressen hatte.
Bei Dickinsonia fand sich dagegen kein Hinweis auf einen Darm. Eher hatte sie mit der gesamten Bauchfläche auf dem Boden gelegen und darüber Nahrung aufgenommen. Zwei Tiere, zwei Arten zu essen, festgehalten in Molekülen, die Hunderte Millionen Jahre alt sind.
Bei Kimberella führte der Weg zur Einordnung woanders entlang. Zunächst hielt man sie für eine Qualle, später für eine Würfelqualle. 1997 rekonstruierten der Russe Fedonkin und der Amerikaner Waggoner sie anhand zahlreicher Weißmeerfunde als bodenlebendes Tier: mit Vorder- und Hinterende, linker und rechter Seite, einem muskulösen Fuß an der Unterseite und einer widerstandsfähigen Bedeckung auf dem Rücken. Sie nannten sie einen „weichtierähnlichen Bilaterier“. Später tauchten sowohl in Russland als auch in Südaustralien immer wieder jene paarigen Schabspuren zusammen mit ihren Körpern auf.
Mit „Bilaterier“, also einem zweiseitig gebauten Tier, steht man auf recht festem Boden. „Naher Verwandter der Weichtiere“ geht einen Schritt weiter. Weder Raspelzunge noch Mantel oder Kiemen sind fossil erhalten, auch keine typische Schale. Vorsichtig lässt sich heute sagen: Sehr wahrscheinlich war Kimberella ein Bilaterier. Ihre Verwandtschaft mit den Weichtieren ist eine wichtige Hypothese.
Auch aus China gibt es einen solchen Fund. 2019 entdeckten Chen Zhe und Kollegen vom Nanjinger Institut für Geologie und Paläontologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shibantan einen segmentierten Wurm. Der Fundort liegt bei Yichang in der Provinz Hubei, im Gebiet der Drei Schluchten des Jangtse. Nach dem alten Namen von Yichang nannten sie ihn Yilingia.
Sein Körper ist in Abschnitte gegliedert und bilateral symmetrisch. Unmittelbar an sein Hinterende schließt die Spur an, die er selbst beim Kriechen hinterlassen hatte. Hier war ein Bilaterier vor ungefähr 551 bis 539 Millionen Jahren aktiv über den Boden gekrochen.
In jüngster Zeit gelangen auch genauere Zuordnungen. 2022 wurde erneut ein Fossil aus Charnwood beschrieben: Auf einem dünnen Stiel sitzen zwei Becher. An ihren Öffnungen sind Spuren von Tentakeln zu erkennen.
Die Forscher ordneten es der Kronengruppe der Nesseltiere zu und betrachteten es als eines der frühesten bekannten räuberisch lebenden Tiere. Der Gattungsname bedeutet „Laterne der Morgendämmerung“, der Artname ehrt Attenborough. Der Junge, der damals nicht nach Charnwood gekommen war, fand mit seinem Namen am Ende doch noch in diesen Wald. 2024 wurde in Südchina außerdem ein schwammähnliches Fossil der Kronengruppe der Schwämme zugeordnet.
Diese Fälle zeigen: Wenn die Erhaltung besonders gut ist und genügend diagnostische Merkmale vorliegen, lassen sich Ediacara-Fossilien in eine strenge stammesgeschichtliche Analyse einbeziehen. Belastbare Aussagen enden häufig bei „Tier“, „Bilaterier“ oder „Tier mit Skelett“. Von ungefähr zweihundert beschriebenen makroskopischen Arten besitzt nur ein kleiner Teil unabhängige molekulare Belege, eine Verbindung von Körper und Spur oder eine ausreichende Zahl diagnostischer Merkmale.
5 Schubladen und Stammbaum
Wo die meisten übrigen stecken bleiben, versteht man erst, wenn man sich ansieht, wie die Schubladen gebaut sind.
Reich, Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art: Das Grundgerüst dieser Rangstufen geht auf den Schweden Linné zurück. Als 1735 die erste Ausgabe seines „Systema Naturae“ erschien, bestand sie aus gerade elf großformatigen Seiten. Sie unterschied fünf Stufen: Reich, Klasse, Ordnung, Gattung und Art. Stamm und Familie kamen später hinzu. Die Rangstufe „Stamm“ führte der Deutsche Haeckel 1866 ein.
Linné wollte ein Verzeichnis all dessen anlegen, was der Schöpfer geschaffen hatte. Eine Evolutionstheorie gab es noch nicht. Arten galten als unveränderlich. Man zeichnete die Fächer vor und legte die Dinge eines nach dem anderen hinein.
Dabei konnte man auch die falsche Schublade erwischen. In der ersten Ausgabe standen Wale bei den Fischen. Erst in der zehnten Ausgabe von 1758 versetzte Linné sie zu den Säugetieren: Sie atmeten mit Lungen, brachten lebende Junge zur Welt und säugten sie.
Manches sprengte die Fächer gleich bei seiner Ankunft. 1799 wurde ein Schnabeltierbalg von Australien nach London geschickt. Entenschnabel, Biberschwanz, Otterfell.
Shaw vom British Museum hielt das beim Untersuchen zunächst für einen Scherz: Jemand musste einen Entenschnabel an ein anderes Tier genäht haben. Angeblich suchte er sogar mit einer Schere nach den Nähten. Später stellte sich heraus, dass das Tier Eier legte und seine Jungen trotzdem mit Milch ernährte. Heute bildet es zusammen mit den Ameisenigeln einen eigenen Zweig innerhalb der Säugetiere.
Das Prinzip dieses Systems ist die Verschachtelung. Jede Gruppe muss vollständig in einer übergeordneten Gruppe liegen: eine ganze Gattung in einer Familie, eine ganze Familie in einer Ordnung. Halb drinnen, halb draußen ist nicht erlaubt. Heutige Tiere werden in etwas mehr als dreißig Stämme eingeteilt. Jeder Stamm hat seine diagnostische Merkmalsliste: Chordatiere brauchen eine Chorda, Gliederfüßer gegliederte Anhänge und ein Außenskelett, Weichtiere einen Mantel.
Nach Darwin deutete man die Schubladen als Abstammungsverhältnisse um. Eine formale Gruppe sollte „einem gemeinsamen Vorfahren und sämtlichen seiner Nachkommen“ entsprechen. Damit hieß die Frage nicht mehr „Welchen Namen geben wir ihr?“, sondern „Welche erhaltenen Merkmale belegen, mit welchem Zweig sie einen nur ihnen gemeinsamen Vorfahren teilt?“
Was diese Reihe Aufbau nennt, läuft letztlich auf das Ziehen einer Grenze hinaus: Was innerhalb liegt, zählt; was außerhalb liegt, zählt nicht. Menschen können die Grenze ziehen, etwa mit einem Satz von Kriterien. Die Natur kann sie ebenfalls ziehen, etwa mit einer Membran. In diesem Beitrag ist der Aufbau das System der Schubladen. Die Grenze jedes Fachs wird durch eine Liste diagnostischer Merkmale gezogen.
Angenommen, man gräbt ein Fossil aus. Es besitzt ein Merkmal, das ein heutiger Tierstamm später beibehalten hat. Daneben trägt es mehrere ältere Merkmale und einige ganz eigene, die später vollständig verschwunden sind.
Gehört es nun zu diesem Stamm? Sagt man ja, fehlt ihm dessen vollständiger Merkmalsbestand. Sagt man nein, teilt es mit ihm doch eindeutig etwas, das nur diese beiden besitzen.
Für solche Fälle haben Paläontologen ein Begriffspaar geschaffen. Die Kronengruppe umfasst den letzten gemeinsamen Vorfahren sämtlicher heute lebender Mitglieder einer Gruppe und alle Nachkommen dieses Vorfahren.
Zur Stammgruppe gehören ausgestorbene Seitenzweige. Sie stehen dieser Kronengruppe näher als jeder anderen heute lebenden Gruppe, haben sich aber schon vor dem gemeinsamen Vorfahren der Kronengruppe abgespalten. Kronengruppe und Stammgruppe bilden zusammen die Gesamtgruppe.
Ein gutes Beispiel sind die Wale. Alle heutigen Wale und Delfine sowie sämtliche Nachkommen ihres letzten gemeinsamen Vorfahren bilden die Kronengruppe der Wale. Vor fünfzig Millionen Jahren lebte im Gebiet des heutigen Pakistan ein etwa wolfsgroßes Tier namens Pakicetus.
1981 veröffentlichte Gingerich von der University of Michigan in den USA einen Bericht über dessen Schädel, der in Gesteinsschichten Nordpakistans gefunden worden war. Das Tier hatte vier Beine und lief an Flussufern umher. Seine Ohrknochen besaßen jedoch bereits die Form, die allein Wale haben.
Pakicetus steht den Walen näher als jedem anderen heute lebenden Tier, gehört aber nicht zur Kronengruppe der Wale. Er gehört zu ihrer Stammgruppe. Nennt man ihn einen Wal, läuft er auf Beinen herum. Nennt man ihn keinen Wal, trägt er im Ohr die Knochen eines Wals.
Für Tiere wie ihn ist das Wort Stammgruppe da. Definiert man einen Tierstamm als Gesamtgruppe, lassen sich auch Angehörige seiner Stammgruppe ohne Weiteres darin unterbringen.
Bei Ediacara beginnt die Schwierigkeit noch einen Schritt früher. Ein tief in der Stammgruppe stehender Vertreter besitzt womöglich nur ein oder zwei Merkmale, die der spätere Stamm beibehalten hat. Der Rest ähnelt den Vorfahren, ergänzt um eigene Merkmale, die später spurlos verschwanden.
Vergleicht man ihn nur mit den vollständigen diagnostischen Listen heutiger Stämme, passt er zu keinem. Dehnt man die Stämme beliebig weit nach unten aus, verlieren ihre herkömmlichen Diagnosen wiederum den Inhalt. Der Stammbaum verzweigt sich fortlaufend; Rangstufen bestehen aus einzelnen Kästen. Will man das eine in das andere packen, bleibt immer etwas zwischen den Fächern hängen.
Noch grundlegender ist, dass vielen Exemplaren selbst die Merkmale fehlen, die man für einen sicheren Platz in einer Stammgruppe bräuchte. Eine Verzweigung, eine Scheibe, eine Reihe von Querstreifen: All das kann in verschiedenen Abstammungslinien unabhängig voneinander entstehen.
Sandsteinabformungen bewahren besonders gut den Gesamtumriss, relative Größen, Vorder- und Hinterende, Wiederholungsmuster, die Abfolge der Verzweigungen, Oberflächenstrukturen und die Art der Befestigung. Dazu kommen Wachstumsreihen, die sich aus verschieden großen Individuen zusammensetzen lassen. Liegen Körper und Spur auf derselben Schichtfläche, erhält man zusätzlich die Bewegungsrichtung.
Was meistens fehlt, sind gerade die stammesgeschichtlich besonders aussagekräftigen inneren Merkmale: Keimblätter, Nerven, Muskeln, Verdauungstrakt, Leibeshöhle, Blutgefäße, Mund und After, Sinnesorgane. Ob eine Furche an der Oberfläche anatomisch bedingt ist, eine Verwesungsfalte darstellt oder vom Sand eingedrückt wurde, ist häufig selbst schon Gegenstand des Streits.
Dasselbe Fossil kann mit einer anderen Merkmalscodierung an einer völlig anderen Stelle landen. Ein Teil der Meinungsverschiedenheiten entsteht also bereits in dem Schritt, in dem aus einem Fossil Daten werden.
Wenn etwas nicht hineinpasst, kann man auf zwei Arten reagieren. Seilacher wählte die erste: Reichen die vorhandenen Fächer nicht aus, fügt man ein weiteres großes Fach auf derselben Ebene wie das Tierreich hinzu.
Die heutige Arbeit mit Formengruppen wählt die zweite. Man spricht zunächst von Rangeomorphen, Dickinsoniomorphen oder Erniettomorphen. Die Namen beschreiben nur die sichtbare Architektur der Körper. Sie versprechen nicht, dass diese einen monophyletischen Stamm oder ein Reich bilden. Zuerst klären, wie etwas gebaut ist. Was es stammesgeschichtlich ist, bleibt vorerst offen.
Ein zusätzliches Reich gibt der unbekannten Beziehung bloß einen Namen. Von der fehlenden Information kommt dadurch nichts hinzu.
6 Drei Vergesellschaftungen
Gewöhnlich teilt man die Ediacara-Fossilien in drei Vergesellschaftungen ein. Ihre Namen stammen von den kennzeichnenden Fundregionen: Avalon, Weißes Meer und Nama. Die Einteilung geht auf eine statistische Untersuchung von 2003 zurück. Damals gruppierten Forscher die Gattungen makroskopischer Fossilien weltweit anhand ihrer Fundorte und erhielten drei deutlich getrennte Mengen.
Die Avalon-Vergesellschaftung ist die älteste. Sie stammt aus der Zeit vor ungefähr 575 bis 560 Millionen Jahren; kennzeichnende Fundorte sind Mistaken Point in Neufundland und Charnwood in England. Die Gemeinschaften lebten meist im tiefen Wasser, jenseits des Lichts. Auf dem Meeresboden standen Bestände fraktal gebauter, blattartiger Körper. Manche hielten sich mit einer Scheibe im Schlamm fest. Die höchsten ragten mehr als einen Meter über den Boden hinaus, wie ein niedriger Wald ohne Chlorophyll.
Kriechende Lebewesen gab es wenige. In Mistaken Point dürfen keine Fossilien gesammelt werden. Die Forschung muss sich auf Abformungen an den Felsflächen, Fotos und dreidimensionale Scans beschränken. Bevor Besucher mit einer Führung die Felsflächen betreten, ziehen sie ihre Schuhe aus. Sie gehen auf Socken.
Die Weißmeer-Vergesellschaftung ist ungefähr 560 bis 550 Millionen Jahre alt. Typische Fundgebiete liegen am russischen Weißen Meer und in Südaustralien. Im südaustralischen Nilpena haben Forscher über Jahrzehnte einen alten Meeresboden Lage für Lage großflächig freigelegt. Auf den einzelnen Felsplatten liegen Dickinsonia, Tribrachidium, Kimberella und ihre Spuren noch in ihrer ursprünglichen Anordnung. Nach dem Freilegen werden die Platten draußen wieder an ihren ursprünglichen Positionen ausgelegt, wie fertig zusammengesetzte Fußböden. So lässt sich ein Stück uralter Meeresboden von einem Ende zum anderen abschreiten.
Hier findet sich auch eine büschelweise wachsende Röhrenform. Die Forscher benannten sie nach der Mutter ihrer Forschungsleiterin: Funisia dorothea. Sie zählt zu den frühesten bekannten Kandidaten für tierische Fortpflanzung auf sexuellem Weg. 2026 bildeten diese Fossilien einen wesentlichen Teil der Bewerbung der Flinders Ranges um die Aufnahme ins Welterbe.
Die Nama-Vergesellschaftung stammt aus der Zeit vor ungefähr 550 bis 539 Millionen Jahren. Ihr Schwerpunkt liegt in Namibia. Hier wechseln die Hauptdarsteller: die sackförmige Ernietta, verschiedene weiche Röhren und die hartschalige Cloudina.
In Cloudinas Schalen finden sich häufig regelmäßig geformte kleine runde Löcher. Meist werden sie als Bohrungen von Räubern gedeutet und zählen damit zu den frühesten bekannten Belegen für das Erbeuten anderer Tiere. Auch in gleichaltrigen Schichten im Süden der chinesischen Provinz Shaanxi kommt Cloudina häufig vor.
Die klassischen Dickinsoniomorphen werden hier deutlich seltener. Shibantan, der bereits erwähnte Fundort von Yilingia, fällt ebenfalls in diese Zeit. Dort sind die Fossilien in Kalkstein erhalten, eine Seltenheit unter den vorwiegend in Sandstein überlieferten Ediacara-Funden.
Ernietta steht oft dicht gedrängt in Gruppen, zur Hälfte im Sand versenkt. 2019 wurden ihre Körperformen am Computer in Strömungssimulationen eingesetzt. Dabei zeigte sich: In einer dichten Gruppe erreichen die Rückströmungen, die vordere Individuen erzeugen, die hinteren. Nahrungspartikel im Wasser gelangen dann leichter in deren Becheröffnungen. Vielleicht lebten sie davon, Nahrung aus dem Wasser zu filtern.
Die Unterschiede zwischen den drei Vergesellschaftungen können drei Ursachen haben.
Die erste ist die Zeit. Schon die ursprüngliche Statistik hatte eine grobe zeitliche Abfolge der drei Mengen gezeigt. Spätere hochpräzise Datierungen von Vulkanasche bestätigten, dass typische Avalon-Gemeinschaften deutlich älter sind. Vulkanasche ist eine natürliche Uhr. Sie enthält kleine Kristalle namens Zirkon, die bei ihrer Entstehung etwas Uran einbauen. Das Uran zerfällt mit fester Rate zu Blei. Misst man das Verhältnis von Uran zu Blei, lässt sich berechnen, wann die Asche niederging, mit einer Unsicherheit von nur wenigen hunderttausend Jahren. In Mistaken Point liegen Fossilschichten zwischen Aschelagen. Jede lässt sich einzeln datieren.
Die zweite Ursache ist die Ökologie. Seit 2004 wurde betont, dass Avalon-Gemeinschaften eher in tiefem, strömungsarmem Wasser vorkamen, Weißmeer-Gemeinschaften meist im Flachmeer und Nama-Gemeinschaften in wiederum anderen flachen Meeresumgebungen. Gemeinschaften verschiedener Lebensräume können gleichzeitig existiert haben, jede in ihrer eigenen Wassertiefe.
Die dritte ist die Erhaltung. Vulkanasche im Tiefwasser, Sandsteinabformungen im Flachmeer und räumliche Sandabgüsse in Nama geben unterschiedlichen Körperformen auch unterschiedliche Chancen, überliefert zu werden.
Eine statistische Untersuchung von 2016 ließ erkennen, wie die Antwort aussehen musste. Die Forscher unterzogen die weltweite Datenbank einer Clusteranalyse und einer Umweltanalyse. Wieder ergaben sich drei deutlich unterscheidbare Mengen. Unterschiede im Gestein und Verzerrungen bei der Fossilerhaltung erklärten nicht die gesamte Trennung. Zugleich überschnitten sich die Vergesellschaftungen zeitlich. Zeit, Ökologie, Erhaltung: Alle drei Größen wirkten gleichzeitig.
Jede lässt sich für sich prüfen. Für die Zeit hat man das Alter der Vulkanasche, für die Ökologie die Sedimentfazies, für die Erhaltung die Taphonomie, also die Fossilisationsforschung. Schwierig ist, sie auseinanderzuhalten. Fehlt eine Gattung in einer Vergesellschaftung, kann sie damals noch nicht existiert haben. Sie kann in diesem Lebensraum nicht vorgekommen sein. Oder sie konnte unter den dortigen Bedingungen nicht erhalten bleiben. In einer Verbreitungstabelle ergeben alle drei Fälle dasselbe leere Feld. Ein leeres Feld sagt nicht, warum es leer ist.
Auch Namen können die Vorstellung in eine falsche Richtung lenken. Eine 2026 veröffentlichte Studie beschrieb aus den Mackenzie Mountains in Kanadas Nordwest-Territorien eine Gemeinschaft, die eindeutig der Weißmeer-Vergesellschaftung angehörte.
Das Gebiet lag damals auf dem alten nordamerikanischen Kontinent, den Geologen Laurentia nennen. Als statistische Gruppierung ist die Weißmeer-Vergesellschaftung nützlich. Ihr Name stammt vom Ort ihrer ersten Entdeckung. Er bedeutet nicht, dass sie damals nur dort verbreitet war.
Kurven zur frühen Formenvielfalt haben dasselbe Problem. Zunächst codieren Forscher die erkennbaren Gattungen nach ihrer äußeren Gestalt: Vorder- und Hinterende, Symmetrie, Zahl der Verzweigungsordnungen, Art der Befestigung. Dann projizieren sie diese Daten mit multivariaten Verfahren in einen „Morphoraum“ und verfolgen, wie er sich im Lauf der Zeit öffnet und wieder zusammenzieht. Besonders empfindlich reagieren solche Kurven auf das, was man hineingibt: Gilt eine Gattung als gültig? Wurden unterschiedliche Erhaltungszustände desselben Körpers in mehrere Gattungen zerlegt? Hat man an einem Fundort nur die Unterseiten der Schichten beprobt oder auch die Oberseiten? Jede dieser Entscheidungen verändert die Kurve.
7 Totenmasken und Silizium
Wie konnten diese weichen Körper überhaupt im Sandstein erhalten bleiben? Sandkörner sind grob. Wie bilden sie millimeterfeine Einzelheiten einer weichen Oberfläche nach? Drückt man am Strand eine Hand in den Sand, fallen die feinen Strukturen sofort wieder zusammen.
Die klassische Antwort ist das „Totenmasken“-Modell, das Gehling aus Südaustralien 1999 systematisch ausarbeitete. Der Name ist einem alten Brauch entlehnt: Nach dem Tod nimmt man mit Gips oder Wachs einen Abdruck des Gesichts ab, um das Antlitz des Verstorbenen zu bewahren. Von Napoleon und Beethoven sind solche Masken erhalten.
Zu Lebzeiten der Organismen überzog eine zusammenhängende Mikrobenmatte den Meeresboden, jene Unterlage aus dem ersten Beitrag. Nach ihrem Tod wurden die Körper rasch von Sand bedeckt. Bakterien in der Matte zersetzten organisches Material und setzten Sulfide frei. Diese reagierten mit Eisen im Wasser. Auf der Oberfläche der toten Körper entstand eine dünne mineralische Haut.
Noch bevor das weiche Gewebe zerfiel, fixierte diese Haut die millimeterfeinen Erhebungen und Vertiefungen. Später verfestigte sich der Sand darüber durch mineralischen Zement und bildete einen detailgetreuen Abguss. Die eigentliche Gussform stellte die rasch auf dem Körper gewachsene Mineralhaut bereit. Der Sand hielt nur deren Gestalt fest.
2012 wurde das in einem Laborbecken erprobt. Man begrub tote Wachsmottenlarven in Sand, der von Mikrobenmatten bedeckt war. Nach wenigen Wochen hatte sich um die Körper tatsächlich ein Saum mineralischer Ausfällungen gebildet, der Eisen und Schwefel enthielt. In der Kontrollgruppe ohne Mikrobenmatte blieben die Einzelheiten sehr viel schlechter erhalten.
Es ist ein Wettlauf zwischen Mineralisierung und Verwesung. Die Voraussetzungen sind eng: genug Eisen und Schwefel, eine hinreichend rasche Einbettung und die Mikrobenmatte. Fehlt eines davon, schließt sich das Fenster. Deshalb bleibt häufig die äußere Körperoberfläche erhalten, während das weiche Gewebe selbst verschwindet.
2016 untersuchte eine Forschungsgruppe südaustralisches Material und stellte fest, dass um viele Fossilien der vom Modell erwartete Pyrit fehlte. Stattdessen fand sie sehr früh entstandenen Siliziumdioxid-Zement. Sie schlug einen anderen Mechanismus vor: Das Meerwasser des Präkambriums enthielt viel gelöstes Silizium. Auf organischen Oberflächen konnte sich rasch eine dünne kieselige Haut abscheiden. Die frühe Verkieselung schloss die Sandkörner fest zusammen.
Unmittelbar neben den Fossilien hatte der Zement andere Elementverhältnisse als der aus Gesteinsschutt stammende Quarz. Die Poren waren bereits verfüllt worden, bevor das Sediment zusammengepresst wurde. Damals gab es noch keine Kieselalgen und Radiolarien, die dem Meerwasser große Mengen Silizium entzogen. Im Meer war deshalb sehr viel mehr davon gelöst als heute.
In Mistaken Point blieben die Organismen auf noch andere Weise erhalten. Dort entstanden keine Sandformen. Vulkanasche fiel direkt auf die lebende Gemeinschaft, drückte die blattartigen Körper um und presste sie an Ort und Stelle zu Abdrücken. Auf vielen Felsflächen liegen Hunderte oder Tausende solcher Körper in dieselbe Richtung. Sie zeigt die Strömungsrichtung am Meeresboden im Augenblick der Einbettung. Ein aufrechter Wald, über Nacht von derselben Strömung niedergedrückt, liegt nun seit mehr als fünfhundert Millionen Jahren so da.
Die Erhaltung nach Ediacara-Art beruht auf einer ganzen Gruppe von Mechanismen. Das Rezept ist von Ort zu Ort verschieden.
Die Mikrobenmatte erfüllte dabei mindestens drei Aufgaben. Sie verklebte und stabilisierte den Meeresboden, sodass die Strömung frisch entstandene flache Abdrücke nicht sofort auslöschte. Sie schuf kleinräumige Zonen mit starken chemischen Gegensätzen und förderte damit die Mineralisierung.
Außerdem bildete sie eine zähe organische Grenzfläche, die verhinderte, dass sich der Sand darüber unmittelbar mit dem Schlamm darunter vermischte. Sie war Lebensunterlage vieler Organismen und zugleich ein Teil der Vorrichtung, die sie konservierte.
Später wurden solche Matten seltener. Der unmittelbarste Grund: Immer mehr Tiere begannen, sie abzuweiden, sich durch sie hindurchzugraben und die obersten Sedimente umzuwühlen. Wird eine zusammenhängende, ebene Matte ständig durchlöchert, kann sie keine großflächig geschlossene Grenzschicht mehr tragen. Die Bedingungen, unter denen diese Fossilien entstanden, wurden von den späteren Lebewesen selbst abgebaut.
Auch beim Öffnen und Schließen dieses Fensters gab es keine scharfe Grenze. Solche Sandsteinabformungen sind ab ungefähr 575 Millionen Jahren vor heute besonders häufig. Einzelne ähnliche Beispiele gibt es aber auch in älteren und jüngeren Schichten.
Für das Schließen des Fensters stehen mindestens drei Erklärungen nebeneinander. Die fortgesetzte Durchwühlung durch Lebewesen schwächte die Mikrobenmatten. Der Siliziumkreislauf des Meeres veränderte sich, und frühe kieselige Zementation kam nicht mehr so leicht zustande.
Oder die Organismen selbst starben tatsächlich aus, sodass es nichts mehr zu erhalten gab. Alle drei Erklärungen können gleichzeitig zutreffen. Ihre Vorhersagen unterscheiden sich jedoch: Die letzte verlangt, dass diese Lebewesen wirklich ausstarben. Die beiden ersten verlangen das nicht.
Diese Erhaltungsweise sortiert auch unter den Körpern kräftig aus. Die besten Chancen auf einen detailgetreuen Sandabguss haben bodenlebende Organismen ab Zentimetergröße, die dem Meeresgrund anliegen, eine gewisse Fläche besitzen und widerstandsfähig sind: breite, flache Körper, zähe Außenhäute, erhabene Oberflächenmuster. Winzige oder hauchdünne Körper, solche, die bei der geringsten Berührung zerfallen, frei im Wasser schwebende Organismen ohne Bodenkontakt und die inneren Organe eines Körpers haben weit geringere Aussichten.
Zudem kann die Fossilisation ein räumliches Lebewesen zu einer zweidimensionalen Außenansicht „redigieren“. Sie bewahrt die wiederkehrenden Muster auf der Oberfläche mit höchster Genauigkeit und löscht womöglich sämtliche inneren Gewebe. Je nach Härte werden Körperteile außerdem unterschiedlich abgeflacht, gedehnt oder in Falten gelegt.
Eine vermeintliche „Segmentgrenze“ an der Oberfläche kann deshalb eine biologische Struktur sein. Sie kann aber auch durch Faltung, Verwesung oder den Druck der Sandkörner entstanden oder verstärkt worden sein. Genau hier geriet die historische Schlussfolgerung „Querstreifen sind die Segmente eines Ringelwurms“ ins Stolpern.
Die Ediacara-Gemeinschaften, die wir sehen, bilden eine gefilterte Liste. Die statistische Untersuchung von 2016 erinnert zugleich daran, dass hinter dieser Liste wirkliche biologische Unterschiede stehen. Die bekannten Unterschiede im Gestein und in der Erhaltung reichen nicht aus, um die drei großen Vergesellschaftungen vollständig zu erklären.
8 Die Schublade für alles
Zu Beginn des Kambriums sind weichkörperige Fossilien der Ediacara-Art fast aus dem Fossilbericht verschwunden. Auch die Untergrenze des Kambriums ist in Neufundland festgelegt, an einem Küstenabschnitt ungefähr zweihundert Kilometer westlich von Mistaken Point. Maßgeblich ist das erste Auftreten eines bestimmten fossilen Grabgangs: Ein wurmartiges Tier grub sich mit Richtungswechseln durch den Schlamm und hinterließ eine Folge verzweigter Gänge. Das Ediacarium beginnt mit einer Bronzetafel und endet mit Wurmgängen. Wohin seine Lebewesen verschwanden, darauf gibt es mindestens drei Antworten.
Die erste lautet: Sie starben wirklich aus, und die Umwelt gab den Ausschlag. 2022 schätzte eine Untersuchung anhand einer weltweiten Datenbank, dass von der Weißmeer- zur Nama-Vergesellschaftung ungefähr achtzig Prozent der statistisch erfassten Einheiten nicht fortbestanden.
Die Verluste waren nicht gleichmäßig verteilt. Überwiegend blieben Formen mit relativ großer Oberfläche erhalten. Je dünner und flacher, desto besser ihre Überlebenschancen; dicke, massige Formen verschwanden. Die Forscher deuteten dies als Folge von Sauerstoffmangel. Eine große Oberfläche erleichtert den Gasaustausch.
Diese achtzig Prozent stammen aus der Datenbank jener makroskopischen Fossilien, die sich zusammentragen ließen. Die Schwierigkeit liegt darin, dass „Es gab Sauerstoffmangel“ und „Dieser Sauerstoffmangel tötete genau diese Gruppen“ zwei verschiedene Schlussfolgerungen sind. Die Aufzeichnungen aus den einzelnen Meeresbecken des späten Ediacariums verlaufen zeitlich nicht synchron.
Die zweite Antwort lautet: Neu hinzugekommene Tiere verdrängten sie. Schon ein grabendes Tier kann den Sauerstoffgehalt im Sediment, die Chemie des Porenwassers und die Geschlossenheit der Mikrobenmatte verändern. Organismen, die auf einer stabilen Mattenoberfläche leben, verlieren dadurch ihren Lebensraum. Man muss sie dafür nicht auffressen.
Die Bohrlöcher in Cloudina-Schalen belegen außerdem, dass bereits Räuber aufgetreten waren. Dieser Erklärung bereitet das Ausmaß Schwierigkeiten. Die Grabgänge der späten Phase blieben insgesamt noch flach. Vielerorts existierten unversehrte Mikrobenmatten und makroskopische Weichkörperorganismen noch lange nebeneinander.
Die dritte Antwort lautet: Sie waren noch da, wurden aber unsichtbar. Das nennt man das „Grinsekatzen“-Modell. Die Grinsekatze aus „Alice im Wunderland“ kann nach und nach verschwinden, bis nur noch ihr Grinsen in der Luft hängt.
Ihr Autor Carroll war Mathematikdozent in Oxford. Die Rote Königin aus dem sechsten Beitrag stammt aus seiner Fortsetzung. Sandsteinabformungen brauchen stabile Mikrobenmatten, besondere früh gebildete Minerale und wenig Durchwühlung. Fallen diese Bedingungen weg, können gleichartige Weichkörperorganismen weiterleben und dennoch aus dem Fossilbericht verschwinden.
Das Modell liefert eine prüfbare Vorhersage: In jüngeren Schichten, in denen die besonderen Erhaltungsbedingungen zufällig wieder zusammentreffen, müssten gelegentlich Formen vom Ediacara-Typ auftauchen. Genau das tun sie.
1998 wurden typische blattartige Fossilien aus eindeutig kambrischen Sedimenten beschrieben. 2000 folgte ein Bericht über ähnliche Fossilien aus dem Unterkambrium Kaliforniens. Auch im 508 Millionen Jahre alten Burgess-Schiefer Kanadas gibt es eine blattartige Fossilform, die manche Forscher in dieselbe Linie wie die blattartigen Körper Avalons stellen.
Alle drei Antworten können zum Teil gleichzeitig zutreffen, für unterschiedliche Gruppen in unterschiedlichem Maß. Im anschließenden Kambrium bekamen Tiere auf einmal Schalen, Augen und Beine. Davon handelt der nächste Beitrag. Die Körper von Ediacara stehen an der Schwelle zu diesem Getümmel.
Zum Schluss die größte Schublade. Der Name „Ediacara-Biota“ ist seit Jahrzehnten in Gebrauch. 2014 veröffentlichte ein Forscher einen Aufsatz mit dem Titel „So etwas wie die Ediacara-Biota gibt es nicht“.
Er wies darauf hin, dass der Ausdruck mal eine Zeitspanne bezeichnet, mal eine Sammlung großer, mit bloßem Auge sichtbarer Fossilien, mal ausschließlich jene sonderbaren Weichkörperorganismen in Sandsteinabformungen. Algen, Mikroorganismen und Tiere mit Skelett aus derselben Zeit bleiben häufig außen vor. Der Grund ist weder ihre Verwandtschaft noch ihre Gestalt. Sie sehen bloß nicht aus wie die Formen in den Sandsteinabgüssen.
Der Name umschließt, was in jener Zeit auf diese Weise erhalten geblieben ist. Die eine Bedingung gehört zur Zeit, die andere zu uns. Wer fragt, „Zu welchem Reich gehören die Ediacara-Biota?“, fragt daher womöglich nach einer bloßen Zusammenstellung. Eine nach Erhaltungsbedingungen zusammengestellte Gruppe muss aber keine monophyletische Abstammungsgruppe bilden.
Zurück zu dem, was in diesem Beitrag als Aufbau dient: dem von Linné überlieferten Schubladensystem. Jedes Fach verlangt eine diagnostische Liste, geschrieben nach den heute lebenden Mitgliedern. Den Teil, der in einem Aufbau keinen Platz findet und sich doch nicht beseitigen lässt, nennt diese Reihe Rest. Hier ist dieser Rest die ganze Gruppe von Lebewesen: ungefähr zweihundert beschriebene makroskopische Arten, von denen nur ein kleiner Teil sicher eingeordnet ist. Und selbst dort endet die Bestimmung meist bei „Tier“ oder „Bilaterier“.
Im vorigen Beitrag lag der Rest in den Koordinatenachsen. Die Dutzenden unabhängigen Ursprünge der Vielzelligkeit waren vollständig sichtbar. Nur wurden sie mit einem Maßstab ohne natürliche Einheit auf die hinteren Plätze verwiesen. Hier liegt der Rest in der Form der Schubladen.
Diese Lebewesen sind vollständig sichtbar. Sie liegen in Museumsschubladen, Tausende und Abertausende Exemplare. Ihre Formen lassen sich vermessen, ihr Wachstum rekonstruieren. Manche haben sogar Spuren ihres Verhaltens hinterlassen.
Was ihnen fehlt, ist der Merkmalsbestand, den jedes Fach dieses Schubladensystems verlangt. „Noch nicht vollständig beisammen“ klingt, als müssten diese Merkmale eigentlich vorhanden gewesen sein und seien nur nicht erhalten geblieben. Vielleicht liegt die Sache einfacher: Diese Lebewesen besaßen den vollständigen Merkmalsbestand gar nicht, weil er erst später zusammenkam. Die Schubladen wurden nach dem Zustand gebaut, in dem alles beisammen war. Jene Lebewesen aber lebten vorher.
Die Kriterien sieben weiter aus. Gattungsnamen werden weiter zusammengelegt und aufgeteilt. Die große Schublade selbst, so lautet bereits ein Vorschlag, sollte man gar nicht mehr verwenden.