Stromatoliter – jordens äldsta spår av liv och hur de bildas

Upptäck stromatoliter — jordens äldsta fossila livsspår. Lär dig hur cyanobakterier bildar dessa stenformationer, skapade syre och förändrade atmosfären för livet på jorden.

Stromatoliter är speciella stenliknande strukturer. De bildas vanligtvis i grunt vatten.

De bildas av bakterier som cyanobakterier. Det kan också finnas andra typer av bakterier och encelliga alger.

Det slem som bakterierna utsöndrar samlar på sig sedimentkorn som fastnar ihop med kalciumkarbonat, som också kommer från bakterierna. Detta bildar de strukturer som man kan se i vissa havsvikar. Cyanobakterier använder vatten, koldioxid och solljus för att skapa sin föda och avger syre som en biprodukt.

Den verkliga betydelsen av stromatoliter är att de är de tidigaste fossila bevisen på liv på jorden. De äldsta kända stromatoliterna har daterats till mellan 3 710 miljoner år och 3 695 miljoner år och upptäcktes i ett exponerat utfall av metakarbonatstenar i Isua suprakrustala bälte (ISB) i sydvästra Grönland. ISB-stromatoliterna föregår med över 215 miljoner år det tidigare mest övertygande och allmänt accepterade tvärvetenskapliga beviset för de äldsta livresterna: stromatoliterna i den 3 480 miljoner år gamla Dresserformationen i Pilbara-kratonet i västra Australien.

En gång i tiden daterades de äldsta kända stromatoliterna till 3 450 miljoner år sedan, under arkeiska eon, men de senaste fynden av äldre stromatoliter ger bevis som stämmer överens med genetiska molekylära klockstudier som har placerat livets ursprung i den hedniska eon.

Cyanobakteriernas förmåga att utföra syrebaserad fotosyntes är mycket viktig. Tidiga cyanobakterier i stromatoliter tros till stor del vara ansvariga för att öka mängden syre i den uråldriga jordens atmosfär genom sin fortsatta fotosyntes. De var de första kända organismerna som gjorde fotosyntes och producerade fritt syre. Efter ungefär en miljard år började effekten av denna fotosyntes göra en enorm förändring i atmosfären. Processen, som kallas den stora syresättningshändelsen, tog faktiskt lång tid. Så småningom dödade den de flesta organismer som inte kunde leva i syre och ledde till den typ av miljö som vi känner till idag, där de flesta organismer använder och behöver syre.

Hur stromatoliter bildas

Stromatoliter växer när mikrobiella mattor — täta samhällen av cyanobakterier och andra mikroorganismer — fångar upp och binder sedimentkorn i sitt slemlager (EPS, extracellulärt polysackaridslem). Samtidigt kan kemiska förändringar orsakade av mikroorganismerna leda till att kalciumkarbonat fälls ut och cementerar lagren. Resultatet blir tydligt skiktade formationer: tunna laminae som byggs upp över lång tid och kan bilda platta, kupolformade eller pelarliknande strukturer.

En viktig mekanism är att fotosyntetiska mikroorganismer tar upp koldioxid och därigenom höjer pH i det omgivande vattnet, vilket ökar koncentrationen av karbonatjoner som reagerar med kalcium och bildar CaCO3. Samtidigt hjälper slemet till att fysiskt fånga upp sedimentkorn och håller dem på plats så att laminering kan fortsätta.

Olika typer och relaterade strukturer

• Stromatoliter — klart laminerade, skiktade strukturer.
• Thromboliter — liknande mikrobiella byggnader men med en mer "klumpig" eller knottrig (clotted) inre struktur i stället för tydliga laminae.
• Mikrobiella mattor — tunna skikt på ytor som kan ge upphov till stromatoliter under gynnsamma förhållanden.

Var finns levande stromatoliter i dag?

Levande stromatoliter är sällsynta men finns fortfarande i vissa skyddade miljöer där betande djur är få och salinitet eller andra förhållanden hämmar större organismer. Kända platser är till exempel Hamelin Pool i Shark Bay, Västaustralien, samt utvalda laguner och saltsjöar i Bahamas och Mexiko (t.ex. Cuatro Ciénegas). Där kan stromatoliter växa i grunt, solbelyst vatten med relativt hög salthalt eller andra miljöfaktorer som skyddar dem från störningar.

Fossila stromatoliter och vad de berättar

Fossila stromatoliter är bland de äldsta direkta tecknen på liv på jorden och ger viktig information om tidiga miljöer. Deras utbredning i den geologiska historien visar att mikrobiella samhällen dominerade många ekosystem under större delen av Proterozoikum och tidigare. Efterhand som flercelliga djur utvecklades och började beta på mikrobiella mattor samt röra om sedimenten (bioturbation), minskade förekomsten av stora stromatolitiska formationer — särskilt från Kambrien och framåt.

Studier av stromatoliter använder bland annat mikrostrukturer, isotopgeokemi (t.ex. kol- och svavelisotoper) och organiska biomarkörer för att avgöra om en struktur är biologiskt bildad eller har en abiogen bakgrund. För de allra äldsta fynden finns ibland vetenskaplig debatt om tolkningen — om spåren definitivt visar liv eller kan ha bildats genom icke-biologiska processer.

Stromatoliter och jordens atmosfär

Cyanobakterier i stromatoliter bidrog sannolikt starkt till ökningen av fritt syre i atmosfären genom långvarig fotosyntes. Denna successiva syresättning kulminerade i den stora syresättningshändelsen för ungefär 2,4 miljarder år sedan, vilket omformade jordens kemi och ekologi och möjliggjorde utvecklingen av aeroba organismer.

Varför stromatoliter är viktiga för forskningen i dag

Stromatoliter är centrala i forskning om livets tidiga utveckling, paleoklimat och geokemi. De fungerar också som moderna analoger när forskare söker efter tecken på liv på andra planeter (astrobiologi), eftersom liknande mikrobiella processer kan lämna igenkännbara strukturer och kemiska signaturer.

Hot och bevarande

Levande stromatoliter är känsliga för störningar. Hoten inkluderar kustutveckling, förorening, överdriven turism och förändringar i hydrologi eller salthalt. Skyddade områden och försiktiga riktlinjer för besökare är viktiga för att bevara dessa unika och vetenskapligt värdefulla ekosystem.

Sammanfattningsvis är stromatoliter en direkt länk till jordens tidigaste livsformer: de visar hur enkla mikrobiella samhällen kunde bygga stora strukturer, påverka planetens kemi och lämna fossila spår som forskare fortfarande tolkar och lär sig av i dag.

Frågor och svar

F: Vad är stromatoliter?

F: Hur skapar cyanobakterier sin föda?

F: Vilken betydelse har stromatoliterna?

F: Var hittades de äldsta kända stromatoliterna?

F: Hur påverkade fotosyntesen hos tidiga cyanobakterier jordens atmosfär?

Fråga: När ägde den stora syretillförseln rum?

Sök med bokstav