Mikrobielle Matten

@misc{golovenok1982on2,
    author = "Golovenok, V. K",
    title = "Über die präkambrischen mikrobiellen Überreste in der Kirgitei-Formation des Jenissei-Rückens [auf Russisch]",
    year = "1982",
    howpublished = "Doklady Akad. Nauk. SSSR, v. 262, no. 2, p. 394-396",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Golovenok, V. K., 1982, Über die präkambrischen mikrobiellen Überreste in der Kirgitei-Formation des Jenissei-Rückens [auf Russisch]: Doklady Akad. Nauk. SSSR, v. 262, no. 2, p. 394-396.}"
}

@misc{awramik1984ancient1,
    author = "Awramik, S. M",
    title = "Ancient stromatolites and microbial mats, in Cohen, Y., Castenholz, R. W., and Halvorson, H. O., eds., Microbioal Mats",
    year = "1984",
    howpublished = "New York, Alan Liss, p. 1-22",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Awramik, S. M., 1984, Ancient stromatolites and microbial mats, in Cohen, Y., Castenholz, R. W., and Halvorson, H. O., eds., Microbioal Mats: New York, Alan Liss, p. 1-22.}"
}

@article{cloud1985microbial,
    author = "Cloud, Preston",
    title = "Microbial Mats: Stromatolites. Based on the Proceedings of the Integrated Approach to the Study of Microbial Mats, July 26-31, 1982. Yehuda Cohen, Richard W. Castenholz, Harlyn O. Halvorson",
    year = "1985",
    journal = "The Quarterly Review of Biology",
    url = "https://doi.org/10.1086/414220",
    doi = "10.1086/414220",
    number = "1",
    openalex = "W2022633273",
    pages = "83-83",
    volume = "60"
}

@article{shilo1985cohen,
    author = "Shilo, Moshe",
    title = "COHEN, Y., R. W. CASTENHOLZ, AND H. O. HALVORSON [Eds.] 1984. Microbial mats: Stromatolites. MBL Lectures in Biology, v. 3. Alan R. Liss, Inc., New York. 508 p. $88.00.",
    year = "1985",
    journal = "Limnology and Oceanography",
    url = "https://doi.org/10.4319/lo.1985.30.4.0917",
    doi = "10.4319/lo.1985.30.4.0917",
    number = "4",
    openalex = "W2131818503",
    pages = "917-918",
    volume = "30"
}

@article{stolz1990microbial,
    author = "Stolz, John F.",
    title = "Mikrobenmatte. Physiologische Ökologie von benthischen mikrobiellen Gemeinschaften. Yehuda Cohen, Eugene Rosenberg",
    year = "1990",
    journal = "The Quarterly Review of Biology",
    url = "https://doi.org/10.1086/416783",
    doi = "10.1086/416783",
    number = "2",
    openalex = "W2515586766",
    pages = "242-242",
    volume = "65"
}

In diesem Überblick werden einige Aspekte der physiologischen Ökologie von Cyanobakterien anhand eines mikrobiellen Mattenbeispiels diskutiert. Die Mehrheit der mikrobiellen Matten wird von Cyanobakterien aufgebaut und dominiert, die als Primärproduzenten die Basis des mikrobiellen Nahrungsnetzes in mikrobiellen Matten bilden. Diese Ökosysteme im Mikromaßstab zeichnen sich durch steile und schwankende physiko-chemische Gradienten aus, von denen die der Lichtintensität, des Sauerstoffs und des Schwefels die auffälligsten sind. Das Licht wird im Sediment stark abgeschwächt, und aufgrund der ständigen Sedimentation müssen die mattbildenden Cyanobakterien nach oben in Richtung des Lichts wandern. An der Sedimentoberfläche ist die Lichtintensität, insbesondere im UV-Spektralbereich, jedoch oft schädlich. Die Gleitbewegung der Cyanobakterien mit Photo- und Chemotaxis ermöglicht es dem Organismus, sich in einer dünnen Schicht unter optimalen Bedingungen zu positionieren. Die von der Cyanobakterien-Photosynthese produzierte organische Substanz wird von der mikrobiellen Gemeinschaft abgebaut. Schwefelreduzierende Bakterien spielen eine wichtige Rolle bei der Endoxidation der organischen Substanz. Diese Organismen sind obligate Anaerobier und produzieren Schwefelwasserstoff. Schwefelwasserstoff- und Sauerstoffgradienten bewegen sich im Sediment als Reaktion auf tägliche Schwankungen der Lichtintensität auf und ab. Cyanobakterien sind daher manchmal großen Konzentrationen des extrem giftigen Schwefelwasserstoffs ausgesetzt. Einige Arten sind in der Lage, schwefelabhängige anoxygenische Photosynthese durchzuführen. Andere Cyanobakterien zeigen erhöhte Raten der oxygenen Photosynthese in Anwesenheit von Schwefelwasserstoff und besitzen Mechanismen zur Oxidation von Schwefelwasserstoff unter Vermeidung von Schwefelwasserstofftoxizität. Eisen könnte eine wichtige Rolle in diesem Prozess spielen. Unter anoxischen Bedingungen im Dunkeln wechseln mattbildende Cyanobakterien zu fermentativem Stoffwechsel. Viele Arten sind auch in der Lage, elementaren Schwefel fermentativ zu Schwefelwasserstoff zu reduzieren. Die Gradienten von Schwefelwasserstoff und Sauerstoff sind von besonderer Bedeutung für die Stickstofffixierung. Sehr wenige mikrobielle Matten werden von heterozystösen Cyanobakterien gebildet, die am besten an diazotrophen Wachstum angepasst sind. Diese Organismen können jedoch wahrscheinlich keine höheren Konzentrationen von Schwefelwasserstoff oder anoxische Bedingungen oder beides tolerieren. Unter solchen Bedingungen werden nicht-heterozystöse Cyanobakterien als Diazotrophe dominant. Diese Organismen vermeiden Bedingungen der Sauerstoffübersättigung. Im Ökosystem können Stickstofffixierung und Photosynthese zeitlich sowie räumlich getrennt sein. Darüber hinaus besitzen nicht-heterozystöse diazotrophe Cyanobakterien Mechanismen auf subzellulärer Ebene, um den sauerstoffempfindlichen Nitrogenase vor Inaktivität zu schützen. INHALT Zusammenfassung 1 I. Einleitung 2 II. Mikrobielle Matten 3 III. Cyanobakterien in Lichtgradienten 7 IV. Dunkler Stoffwechsel 10 V. Wechselwirkungen mit Schwefelwasserstoff 13 VI. Stickstofffixierung 16 VII. Referenzen 28.

@article{doi101111j146981371995tb03051x,
    author = "Stal, Lucas J.",
    title = "Physiologische Ökologie von Cyanobakterien in mikrobiellen Matten und anderen Gemeinschaften",
    year = "1995",
    journal = "New Phytologist",
    abstract = "In diesem Review werden einige Aspekte der physiologischen Ökologie von Cyanobakterien diskutiert, wobei eine mikrobielle Matte als Beispiel dient. Die Mehrheit der mikrobiellen Matten wird von Cyanobakterien aufgebaut und dominiert, die als Primärproduzenten die Basis des mikrobiellen Nahrungsnetzes in mikrobiellen Matten bilden. Diese Ökosysteme im Mikromaßstab zeichnen sich durch steile und schwankende physiko-chemische Gradienten aus, von denen die von Licht, Sauerstoff und Schwefelwasserstoff die auffälligsten sind. Das Licht wird im Sediment stark abgeschwächt, und aufgrund der ständigen Sedimentation müssen die mattenbildenden Cyanobakterien nach oben in Richtung des Lichts wandern. Allerdings ist die Lichtintensität an der Sedimentoberfläche, insbesondere im UV-Spektralbereich, oft schädlich. Die Gleitbewegung der Cyanobakterien mit Photo- und Chemotaxis ermöglicht es dem Organismus, sich in einer dünnen Schicht unter optimalen Bedingungen zu positionieren. Die organische Substanz, die durch die Cyanobakterien-Photosynthese produziert wird, wird von der mikrobiellen Gemeinschaft abgebaut. Schwefelreduzierende Bakterien spielen eine wichtige Rolle bei der Endoxidation der organischen Substanz. Diese Organismen sind obligate Anaerobier und produzieren Schwefelwasserstoff. Gradienten von Schwefelwasserstoff und Sauerstoff bewegen sich im Sediment hin und her als Reaktion auf tägliche Schwankungen der Lichtintensität. Cyanobakterien sind daher manchmal großen Konzentrationen des extrem toxischen Schwefelwasserstoffs ausgesetzt. Einige Arten sind in der Lage, schwefelwasserstoffabhängige anoxygenische Photosynthese durchzuführen. Andere Cyanobakterien zeigen erhöhte Raten der oxygenischen Photosynthese in Anwesenheit von Schwefelwasserstoff und besitzen Mechanismen, um Schwefelwasserstoff zu oxidieren, während sie Schwefelwasserstofftoxizität vermeiden. Eisen könnte eine wichtige Rolle in diesem Prozess spielen. Unter anoxischen Bedingungen im Dunkeln wechseln mattenbildende Cyanobakterien zu fermentativem Stoffwechsel. Viele Arten sind auch in der Lage, elementaren Schwefel fermentativ zu Schwefelwasserstoff zu reduzieren. Die Gradienten von Schwefelwasserstoff und Sauerstoff sind von besonderer Bedeutung für die Stickstofffixierung. Sehr wenige mikrobielle Matten werden von heterozytösen Cyanobakterien gebildet, die am besten an diazotrophen Wachstum angepasst sind. Diese Organismen können jedoch wahrscheinlich keine höheren Konzentrationen von Schwefelwasserstoff oder anoxischen Bedingungen oder beides tolerieren. Unter solchen Bedingungen werden nicht-heterozytöse Cyanobakterien als Diazotrophe dominant. Diese Organismen vermeiden Bedingungen der Sauerstoffübersättigung. Im Ökosystem können Stickstofffixierung und Photosynthese sowohl zeitlich als auch räumlich getrennt sein. Darüber hinaus haben nicht-heterozytöse diazotrophe Cyanobakterien Mechanismen auf subzellulärer Ebene, um den sauerstoffempfindlichen Nitrogenase vor Inaktivität zu schützen. INHALT Zusammenfassung 1 I. Einleitung 2 II. Mikrobielle Matten 3 III. Cyanobakterien in Lichtgradienten 7 IV. Dunkler Stoffwechsel 10 V. Wechselwirkungen mit Schwefelwasserstoff 13 VI. Stickstofffixierung 16 VII. Referenzen 28.",
    url = "https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.1995.tb03051.x",
    doi = "10.1111/j.1469-8137.1995.tb03051.x",
    openalex = "W1963993817"
}

Dieser Überblick konzentriert sich auf Bakterien und ihre Rolle bei der Mineralbildung. Als Folge ihrer geringen Größe und vielfältigen metabolischen Fähigkeiten sind Bakterien mehr als jede andere Art von Lebewesen in der Lage, eng mit Metallionen in ihrer Umgebung zu interagieren. Einige Metalle sind für den Stoffwechsel erforderlich und werden durch verschiedene Mechanismen in die Zelle aufgenommen, dann in die notwendigen physiologischen Pfade und biosynthetischen Strukturen eingebaut. Dieser physiologische Aspekt der Metall-Bakterien-Interaktion wird nicht diskutiert, sondern vielmehr die Fähigkeit der Bakterien, Metallionen anzusammeln und in Mineralphasen einzubauen, wird beschrieben. Diese Aktivität hat weitreichende Bedeutung für die Gestaltung unseres Planeten und den Recycling von Mineralelementen. Da Bakterien am häufigsten als Teil mikrobieller Gemeinschaften vorkommen, wird ihre Mineralbildungsfähigkeit in diesem Kontext diskutiert.

@article{doi101111j157469411998tb00494x,
    author = "Douglas, Susanne und Beveridge, Terry J.",
    title = "Mineralbildung durch Bakterien in natürlichen mikrobiellen Gemeinschaften",
    year = "1998",
    journal = "FEMS Microbiology Ecology",
    abstract = "Dieser Überblick konzentriert sich auf Bakterien und ihre Rolle bei der Mineralbildung. Als Folge ihrer geringen Größe und vielfältigen metabolischen Fähigkeiten sind Bakterien mehr als jede andere Art von Lebewesen in der Lage, eng mit Metallionen in ihrer Umgebung zu interagieren. Einige Metalle sind für den Stoffwechsel erforderlich und werden durch verschiedene Mechanismen in die Zelle aufgenommen, dann in die notwendigen physiologischen Pfade und biosynthetischen Strukturen eingebaut. Dieser physiologische Aspekt der Metall-Bakterien-Interaktion wird nicht diskutiert, sondern vielmehr die Fähigkeit der Bakterien, Metallionen anzusammeln und in Mineralphasen einzubauen, wird beschrieben. Diese Aktivität hat weitreichende Bedeutung für die Gestaltung unseres Planeten und den Recycling von Mineralelementen. Da Bakterien am häufigsten als Teil mikrobieller Gemeinschaften vorkommen, wird ihre Mineralbildungsfähigkeit in diesem Kontext diskutiert.",
    url = "https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.1998.tb00494.x",
    doi = "10.1111/j.1574-6941.1998.tb00494.x",
    openalex = "W2022688291",
    references = "doi1011300091761319880160149mibbbs23co2, doi1023073514631, doi1023073514674"
}

Verschiedene sedimentäre Strukturen und Muster in proterozoischen siliziklastischen Gesteinen lassen sich durch bekannte anorganische Prozesse nicht erklären. Insbesondere bestimmte Bett-Oberflächenstrukturen sowie gewölbte und gestörte Sandlaminationen sind zweifellos mechanische Produkte von mikrobiell gebundenem Sediment und mikrobiellen Matten. In allen marinen Umgebungen des terminalen Proterozoiks, mit Ausnahme derjenigen, die durch Wellen und Strömungen stark beeinflusst werden, ermöglichte das Fehlen effektiver Weide- und Grabaktivitäten es Cyanobakterien-Matten-Gemeinschaften, sedimentäre Oberflächen zu besiedeln. Die resultierenden mikrobiellen Matten hemmten die Sedimenterosion, bildeten Trennschichten, wenn sie zwischen Sandbetten begraben wurden, und beschränkten die vertikale Migration von Porenflüssigkeit und Gas sowohl in exponierten als auch in subaquatischen Umgebungen. Charakteristische petee-Laminationen, die aus modernen, von Matten gebundenen, Gezeitenflachland-Sedimenten bekannt sind, werden erstmals im Gesteinsbericht des terminalproterozoischen Rawnsley-Quarzits von Südafrika dokumentiert. Die Erhaltung externer Formen weicher, Ediacaraner Organismen wird als Funktion der frühen Diagenese einer Sohlenverkleidung interpretiert. Eine Form der Todesmaske resultierte aus der bakteriellen Ausfällung von Eisenmineralien im Sand, die verfallende mikrobielle Matten und makroskopische benthische Organismen erstickten. Das Auftreten dreidimensionaler Spurenfossilien in frühen kambriischen Schichten signalisierte eine Verhaltensrevolution; die Evolution effizienter Weidetätigkeit reduzierte die Entwicklung benthischer Mattengemeinschaften in allen Umgebungen außer den extremsten, während die Bioturbaion begrabene Matten störte und ein taphonomisches Fenster der Erhaltung für weiche Organismen schloss.

@article{doi1023073515360,
    author = "Gehlîng, James G.",
    title = "Microbial Mats in Terminal Proterozoic Siliciclastics: Ediacaran Death Masks",
    year = "1999",
    journal = "Palaios",
    abstract = "A variety of sedimentary structures and patterns in Proterozoic siliciclastic sedimentary rocks cannot be explained by known inorganic processes. In particular, certain bed-surface textures, and domed and disrupted sand lamination, are demonstrably the mechanical products of microbially bound sediment and microbial mats. In all but the most wave and current active marine environments of the terminal Proterozoic, the absence of effective grazing and burrowing allowed mat-communities of cyanobacteria to colonize sedimentary surfaces. The resultant microbial mats inhibited sediment erosion, formed partings when buried between sand beds, and restricted vertical migration of pore fluid and gas in both exposed and subaqueous environments. Distinctive petee laminations, known from modern mat-bound, tidal-flat sediments, are recorded for the first time in the rock record from the terminal Proterozoic Rawnsley Quartzite of South Australia. The preservation of external molds of soft-bodied Ediacaran organisms is interpreted as a function of the early diagenesis of a sole veneer. A form of death mask resulted from bacterial precipitation of iron minerals in the sand that smothered decaying microbial mats and megascopic benthic organisms. The appearance of three-dimensional trace fossils in Early Cambrian strata signaled a behavioral revolution; the evolution of efficient grazing reduced the development of benthic mat communities in all but the most extreme environments, while bioturbation disrupted buried mats and closed a taphonomic window of preservation for soft-bodied organisms.",
    url = "https://doi.org/10.2307/3515360",
    doi = "10.2307/3515360",
    openalex = "W2160919484",
    references = "allison1988the, doi10100797814757131762, doi1010160009254187901653, doi1010160034666775900056, doi1010160301926885900518, doi101016030192688590066x, doi101017s009483730001188x, doi101038376053a0, doi101038383423a0, doi101098rstb19850134, doi101126science1744011825, doi1011300091761319920200883etsapm23co2, doi101144gsjgs14940607, doi101306212f7e4b2b2411d78648000102c1865d, doi1023073514973, doi102475ajs26811, openalexw2326083785, openalexw3127114020"
}

Zusatzablagerungen, die durch mikrobielles Wachstum und Stoffwechsel entstehen, sind seit dem Archaikum wichtige Bestandteile von Karbonatsedimenten. Geologisch am besten bekannt in Meeren und Seen, sind mikrobielle Karbonate auch heute noch in fluviatilen, Quellen-, Höhlen- und Boden-Umgebungen von Bedeutung. Die wichtigsten beteiligten Organismen sind Bakterien, insbesondere Cyanobakterien, kleine Algen und Pilze, die am Wachstum mikrobieller Biofilme und Matten teilnehmen. Die Kornfängerung ist lokal wichtig, aber der Schlüsselprozess ist die Ausfällung, die riffartige Anhäufungen von verkalkten Mikroben erzeugt und die Mattenakkretion und -erhaltung fördert. Verschiedene metabolische Prozesse, wie die photosynthetische Aufnahme von CO2 und/oder HCO3– durch Cyanobakterien sowie Ammonifikation, Denitrifikation und Sulfatreduktion durch andere Bakterien, können die Alkalität erhöhen und die Karbonatausfällung anregen. Extrazelluläre polymere Substanzen, die von Mikroben weit verbreitet zur Anheftung und zum Schutz produziert werden, sind wichtig für die Bereitstellung von Keimbildungsstellen und die Förderung der Sedimentfängerung. Mikrobielle Karbonatmikrofabriken sind heterogen. Sie integrieren häufig gefangene Partikel und in situ vorkommende Algen und Wirbellose, und Kristalle bilden sich um Bakterienzellen herum, aber der Hauptbestandteil ist dichter, verklumpter oder peloidischer Mikrit, der aus der Verkalkung von Bakterienzellen, Hüllen und Biofilmen sowie aus phytoplankton-gestützter Aufhellungskeimbildung resultiert. Die Interpretation dieser texturkonvergenten und oft unleserlichen Fabrike ist eine Herausforderung. Auffällige Anhäufungen sind große Kuppeln und Säulen mit laminierten (Stromatolithen), verklumpten (Thrombolithen) und anderen Makrofabriken, die entweder agglutiniert oder hauptsächlich aus verkalkten oder spatenüberzogenen Mikroben bestehen können. Stromatolith-Lamination scheint primär zu sein, aber verklumpte Thrombolith-Fabriken können primär oder sekundär sein. Mikrobielle Ausfällung trägt auch zu Travertin in heißen Quellen, Kuppen in kalten Quellen, Kalikreide, Höhlenkrusten und überzogenen Kornablagerungen bei, sowie zum Einfluss auf Karbonatverfestigung, Rekristallisation und Ersatz. Mikrobielles Karbonat ist biologisch angeregt, erfordert aber auch einen günstigen Sättigungszustand im umgebenden Wasser und stützt sich daher einzigartig auf eine Kombination aus biotischen und abiotischen Faktoren. Diese übergeordnete Umweltkontrolle wird heute durch die Lokalisierung mikrobieller Karbonate in kalkhaltigen Bächen und Quellen sowie in flachen tropischen Meeren und in der Vergangenheit durch zeitliche Schwankungen in der Häufigkeit mariner mikrobieller Karbonate sichtbar. Muster der Cyanobakterienverkalkung und mikrobiellen Kuppelbildung im Laufe der Zeit scheinen Schwankungen in der Seewasserchemie widerzuspiegeln. Stromatolithen erschienen vor ca. 3450 Ma und waren von 2800 bis 1000 Ma allgemein vielfältig und abundant. Der Beginn eines proterozoischen Rückgangs, der verschiedentlich bei 2000, 1000 und 675 Ma identifiziert wurde, wird der Konkurrenz durch Eukaryoten und/oder reduzierter Lithifikation zugeschrieben. Thrombolithen und Dendrolithen, die hauptsächlich durch verkalkte Cyanobakterien gebildet wurden, wurden früh im Paläozoikum wichtig und erschienen im späten Devon wieder. Mikrobielle Karbonate behielten ihre Bedeutung durch einen Großteil des Mesozoikums, wurden im Känozoikum in marinen Umgebungen knapper, tauchten aber lokal als große agglutinierte Kuppeln wieder auf, was möglicherweise einer verstärkten Beteiligung von Algen entspricht, sowie als dicke mikritische Riffkrusten im späten Neogen. Berühmte moderne Beispiele in der Shark Bay und auf Lee Stocking Island sind zusammengesetzte grobe agglutinierte Kuppeln und Säulen mit komplexen bakteriell-algalen Matten in Umgebungen, die sowohl gestresst als auch von Strömungen durchfegt sind: Produkte der Mattenentwicklung, ökologische Rückzugsorte, Standorte verstärkter früher Lithifikation oder alle drei?

@article{doi101046j13653091200000003x,
    author = "Riding, Robert",
    title = "Mikrobielle Karbonate: der geologische Aufschluss verkalkter bakterieller–algaler Matten und Biofilme",
    year = "2000",
    journal = "Sedimentology",
    abstract = "Zusammenfassung: Ablagerungen, die durch mikrobielles Wachstum und Stoffwechsel entstehen, sind seit dem Archaikum wichtige Bestandteile von Karbonatsedimenten. Geologisch am besten bekannt in Meeren und Seen, sind mikrobielle Karbonate auch heute noch in fluviatilen, Quellen-, Höhlen- und Boden-Umgebungen von Bedeutung. Die wichtigsten beteiligten Organismen sind Bakterien, insbesondere Cyanobakterien, kleine Algen und Pilze, die am Wachstum mikrobieller Biofilme und Matten teilnehmen. Die Kornfängung ist lokal wichtig, aber der Schlüsselprozess ist die Ausfällung, die riffartige Anhäufungen verkalkter Mikroben erzeugt und die Mattenakkretion und -erhaltung fördert. Verschiedene metabolische Prozesse, wie die photosynthetische Aufnahme von CO2 und/oder HCO3– durch Cyanobakterien sowie Ammonifikation, Denitrifikation und Sulfatreduktion durch andere Bakterien, können die Alkalität erhöhen und die Karbonatausfällung anregen. Extrazelluläre polymere Substanzen, die von Mikroben weit verbreitet zur Anheftung und zum Schutz produziert werden, sind wichtig für die Bereitstellung von Keimbildungsstellen und die Förderung der Sedimentfängung. Mikrobielle Karbonat-Mikrofabrikate sind heterogen. Sie enthalten häufig gefangene Partikel und in situ vorkommende Algen und Wirbellose, und Kristalle bilden sich um Bakterienzellen herum, aber der Hauptbestandteil ist dichter, verklumpter oder peloider Mikrit, der aus der Verkalkung von Bakterienzellen, Hüllen und Biofilmen sowie aus Phytoplankton-stimulierter Aufhellungskeimbildung resultiert. Die Interpretation dieser texturkonvergenten und oft unleserlichen Fabrikate stellt eine Herausforderung dar. Auffällige Anhäufungen sind große Kuppeln und Säulen mit laminierten (Stromatolithen), verklumpten (Thrombolithen) und anderen Makrofabrikaten, die entweder agglutiniert oder hauptsächlich aus verkalkten oder spatenüberzogenen Mikroben bestehen. Stromatolith-Lamination scheint primär zu sein, aber verklumpte Thrombolith-Fabrikate können primär oder sekundär sein. Mikrobielle Ausfällung trägt auch zu Travertin in heißen Quellen, Kuppeln in kalten Quellen, Kalikreide, Höhlenkrusten und beschichteten Kornablagerungen bei sowie beeinflusst die Karbonazementierung, Rekristallisation und Ersatz. Mikrobielle Karbonate sind biologisch stimuliert, erfordern aber auch einen günstigen Sättigungszustand im umgebenden Wasser und stützen sich daher einzigartig auf eine Kombination aus biotischen und abiotischen Faktoren. Diese übergeordnete Umweltkontrolle wird heute durch die Lokalisierung mikrobieller Karbonate in kalkhaltigen Bächen und Quellen sowie in flachen tropischen Meeren und in der Vergangenheit durch zeitliche Schwankungen in der Häufigkeit mariner mikrobieller Karbonate sichtbar. Muster der Cyanobakterienverkalkung und mikrobiellen Kuppelbildung im Laufe der Zeit scheinen Schwankungen in der Seewasserchemie widerzuspiegeln. Stromatolithen erschienen vor ca. 3450 Ma und waren von 2800 bis 1000 Ma allgemein vielfältig und abundant. Der Beginn eines proterozoischen Rückgangs, der verschiedentlich bei 2000, 1000 und 675 Ma identifiziert wurde, wird der Konkurrenz durch Eukaryoten und/oder reduzierter Lithifikation zugeschrieben. Thrombolithen und Dendrolithen, die hauptsächlich durch verkalkte Cyanobakterien gebildet wurden, wurden früh im Paläozoikum wichtig und tauchten im späten Devon wieder auf. Mikrobielle Karbonate behielten ihre Bedeutung durch einen Großteil des Mesozoikums, wurden im Känozoikum in marinen Umgebungen knapper, tauchten aber lokal als große agglutinierte Kuppeln wieder auf, was möglicherweise einer verstärkten Algenbeteiligung entspricht, sowie als dicke mikritische Riffkrusten im späten Neogen. Berühmte moderne Beispiele in der Shark Bay und auf Lee Stocking Island sind zusammengesetzte grobe agglutinierte Kuppeln und Säulen mit komplexen bakteriellen–algalen Matten in Umgebungen, die sowohl gestresst als auch von Strömungen durchfegt sind: Produkte der Mattenentwicklung, ökologische Rückzugsorte, Orte verstärkter früher Lithifikation oder alle drei?",
    url = "https://doi.org/10.1046/j.1365-3091.2000.00003.x",
    doi = "10.1046/j.1365-3091.2000.00003.x",
    openalex = "W2150772200",
    references = "bertrandsarfati1981stromatolite, doi101002gj3350050104, doi10100797814757115239, doi10100797836426651652, doi101016030192688590066x, doi101016s0012825297834848, doi101016s0070457108711373, doi101017cbo9780511601064, doi1010381911032b0, doi101038269209a0, doi101038324055a0, doi101038333313a0, doi101038377220a0, doi101038383423a0, doi101038scientificamerican017886, doi10108011035898209455245, doi101086626965, doi101111j136530911982tb01733x, doi101126science1631544, doi101126science1744011825, doi101126science28554301033, doi101130gsab481873, doi101139e79088, doi101144gsjgs14960979, doi101146annurevearth271313, doi101146annurevmi49100195003431, doi102216i003188842244561, doi1023073514631, doi1023073514674, doi1023073514973, doi102475ajs26791017, doi105860choice295709, doi105860choice304422, openalexw2026796374, openalexw2508765924, openalexw2601700276, openalexw599354073, schidlowski1988a, semikhatov2000proterozoic"
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Küstenebene intertidale sandige Sedimente, Salzwiesen und Mangrovenwälder unterstützen oft die Entwicklung von mikrobiellen Matten. Mikrobielle Matten sind komplexe Assoziationen von einer oder mehreren funktionellen Gruppen von Mikroorganismen, und ihre Bildung beginnt in der Regel mit dem Wachstum einer cyanobakteriellen Population auf einem festen Substrat. Sie gelten als Analogien zu fossilen präkambrischen Stromatolithen. Die Primärproduktion durch die Cyanobakterien treibt den Stoffwechsel von sulfatreduzierenden Bakterien an, und das von ihnen produzierte Sulfid wird von anoxygenen phototrophen Bakterien und von farblosen Schwefelbakterien oxidiert. Wachstum und Stoffwechsel dieser Mikroorganismen führen zu deutlich schwankenden vertikalen Gradienten von Sauerstoff und Sulfid, die sich im Tages-Nacht-Zyklus verschieben. Diese Übersicht diskutiert die metabolischen Beiträge der verschiedenen funktionellen Gruppen von Mikroorganismen und wie ihre gemeinsame Anstrengung zur Bildung der Matte führt.

@article{doi101016s025462991531156x,
    author = "Stal, Lucas J.",
    title = "Coastal microbial mats: the physiology of a small-scale ecosystem",
    year = "2001",
    journal = "South African Journal of Botany",
    abstract = "Coastal inter-tidal sandy sediments, salt marshes and mangrove forests often support the development of microbial mats. Microbial mats are complex associations of one or several functional groups of microorganisms and their formation usually starts with the growth of a cyanobacterial population on a solid substrate. They are considered as analogues of fossil Precambrian stromatolites. Primary production by the cyanobacteria fuels the metabolism of sulfate reducing bacteria and the sulfide that they produce is oxidised by anoxygenic phototrophic bacteria and by colorless sulfur bacteria. Growth and metabolism of these microorganisms result in markedly fluctuating vertical gradients of oxygen and sulfide that shift during a day-night cycle. This review discusses the metabolic contributions of the different functional groups of microorganisms and how their joint effort results in the formation of the mat.",
    url = "https://doi.org/10.1016/s0254-6299(15)31156-x",
    doi = "10.1016/s0254-6299(15)31156-x",
    openalex = "W1548914201"
}

Photosynthetische mikrobielle Matten sind bemerkenswert vollständige, sich selbst erhaltende Ökosysteme im Millimetermaßstab, haben jedoch in erheblichem Maße Umweltprozesse im planetaren Maßstab beeinflusst. Diese Matten könnten direkte Nachkommen der ältesten biologischen Gemeinschaften sein, in denen sogar die oxygenische Photosynthese entstanden sein könnte. Photosynthetische Matten sind hervorragende natürliche Labore, um uns zu helfen zu lernen, wie mikrobielle Populationen zusammenarbeiten, um dynamische biogeochemische Gradienten zu kontrollieren.

@article{doi1023071543552,
    author = "Marais, David J. Des",
    title = "Biogeochemie hypersaliner mikrobieller Matten illustriert die Dynamik moderner mikrobieller Ökosysteme und die frühe Evolution der Biosphäre",
    year = "2003",
    journal = "Biological Bulletin",
    abstract = "Photosynthetische mikrobielle Matten sind bemerkenswert vollständige, sich selbst erhaltende Ökosysteme im Millimetermaßstab, haben jedoch in erheblichem Maße Umweltprozesse im planetaren Maßstab beeinflusst. Diese Matten könnten direkte Nachkommen der ältesten biologischen Gemeinschaften sein, in denen sogar die oxygenische Photosynthese entstanden sein könnte. Photosynthetische Matten sind hervorragende natürliche Labore, um uns zu helfen zu lernen, wie mikrobielle Populationen zusammenarbeiten, um dynamische biogeochemische Gradienten zu kontrollieren.",
    url = "https://doi.org/10.2307/1543552",
    doi = "10.2307/1543552",
    openalex = "W2111641799"
}

Moderne Ca:Mg-Karbonat-Stromatoliten bilden sich in Verbindung mit dem mikrobiellen Matten im hypersalinen Küstenlago, Lagoa Vermelha (Brasilien). Die Stromatoliten zeigen zwar diversifizierte Gefüge, die durch dünne oder grobe Schichtung und/oder thrombolitische Verklumpung gekennzeichnet sind, weisen jedoch ein durchgängiges peloidales Mikrogefüge auf. Die peloidale Textur besteht aus dunklen, mikritischen Aggregaten von sehr hohem-Mg-Kalkit und/oder Ca-Dolomit, die durch eine iso-orientierte Assemblage von sub-mikronischen trigonalen Polyedern und organischer Substanz gebildet werden. Limpide nadelförmige Aragonitkristalle, die in Spheruliten angeordnet sind, umgeben diese Aggregate. Im Gegensatz zu den Aragonitkristallen ist organische Substanz konstant im dunklen, mikritischen Karbonat vorhanden, das die Peloids umfasst. Diese organische Substanz wird als sub-mikronische flache und fadenartige schleimartige Strukturen in den Zwischenräumen der hoch-Mg-Kalkit- und Ca-Dolomit-Kristalle beobachtet und als Überreste von degradierten extrazellulären polymeren Substanzen interpretiert. Darüber hinaus sind viele fossilisierte Bakterienzellen streng mit beiden Karbonatphasen assoziiert. Diese Zellen bestehen hauptsächlich aus 0·2 bis 4 μm im Durchmesser, sub-sphärischen, stäbchenförmigen und fadenartigen Formen, isoliert oder in kolonieartigen Clustern. Das Nebeneinander von fossilen extrazellulären polymeren Substanzen und bakteriellen Körpern, die mit den Polyedern von Ca:Mg-Karbonat assoziiert sind, impliziert, dass die organische Substanz und der mikrobielle Stoffwechsel eine fundamentale Rolle bei der Ausfällung der Minerale spielten, die die Peloids bilden. Im Gegensatz dazu deutet das Fehlen von extrazellulären polymeren Substanzen in der aragonitischen Phase auf einen zusätzlichen Ausfällungsmechanismus hin. Die komplexen Prozesse, die die Mineralausfällung in der modernen Lagoa Vermelha mikrobiellen Matte induzieren, scheinen in den untersuchten versteinerten Stromatoliten aufgezeichnet zu sein. Die sub-mikronische polyedrische Kristallbildung von hoch-Mg-Kalkit und/oder Ca-Dolomit resultiert aus der Koaleszenz von Karbonat-Nanoglobulen um degradierte organische Substanzkerne. Sub-mikronische polyedrische Kristalle aggregieren zu größeren ovalen Kristallen, die Peloids bilden. Die nachfolgende Ausfällung von aragonitischen Spheruliten um Peloids herum erfolgt, wenn sich die mikro-umweltlichen Wasserbedingungen um die Peloids herum ändern.

@article{doi101111j13653091200901083x,
    author = "Spadafora, Alessandra und Perri, Edoardo und McKenzie, Judith A. und VASCONCELOS, CRISÓGONO",
    title = "Mikroben-biomineralisierungsprozesse, die moderne Ca:Mg-Karbonat-Stromatoliten bilden",
    year = "2009",
    journal = "Sedimentology",
    abstract = "Moderne Ca:Mg-Karbonat-Stromatoliten bilden sich in Verbindung mit dem mikrobiellen Matten im hypersalinen Küstenlago, Lagoa Vermelha (Brasilien). Die Stromatoliten zeigen zwar diversifizierte Gefüge, die durch dünne oder grobe Schichtung und/oder thrombolitische Verklumpung gekennzeichnet sind, weisen jedoch ein durchgängiges peloidales Mikrogefüge auf. Die peloidale Textur besteht aus dunklen, mikritischen Aggregaten von sehr hohem-Mg-Kalkit und/oder Ca-Dolomit, die durch eine iso-orientierte Assemblage von sub-mikronischen trigonalen Polyedern und organischer Substanz gebildet werden. Limpide nadelförmige Aragonitkristalle, die in Spheruliten angeordnet sind, umgeben diese Aggregate. Im Gegensatz zu den Aragonitkristallen ist organische Substanz konstant im dunklen, mikritischen Karbonat vorhanden, das die Peloids umfasst. Diese organische Substanz wird als sub-mikronische flache und fadenartige schleimartige Strukturen in den Zwischenräumen der hoch-Mg-Kalkit- und Ca-Dolomit-Kristalle beobachtet und als Überreste von degradierten extrazellulären polymeren Substanzen interpretiert. Darüber hinaus sind viele fossilisierte Bakterienzellen streng mit beiden Karbonatphasen assoziiert. Diese Zellen bestehen hauptsächlich aus 0·2 bis 4 μm im Durchmesser, sub-sphärischen, stäbchenförmigen und fadenartigen Formen, isoliert oder in kolonieartigen Clustern. Das Nebeneinander von fossilen extrazellulären polymeren Substanzen und bakteriellen Körpern, die mit den Polyedern von Ca:Mg-Karbonat assoziiert sind, impliziert, dass die organische Substanz und der mikrobielle Stoffwechsel eine fundamentale Rolle bei der Ausfällung der Minerale spielten, die die Peloids bilden. Im Gegensatz dazu deutet das Fehlen von extrazellulären polymeren Substanzen in der aragonitischen Phase auf einen zusätzlichen Ausfällungsmechanismus hin. Die komplexen Prozesse, die die Mineralausfällung in der modernen Lagoa Vermelha mikrobiellen Matte induzieren, scheinen in den untersuchten versteinerten Stromatoliten aufgezeichnet zu sein. Die sub-mikronische polyedrische Kristallbildung von hoch-Mg-Kalkit und/oder Ca-Dolomit resultiert aus der Koaleszenz von Karbonat-Nanoglobulen um degradierte organische Substanzkerne. Sub-mikronische polyedrische Kristalle aggregieren zu größeren ovalen Kristallen, die Peloids bilden. Die nachfolgende Ausfällung von aragonitischen Spheruliten um Peloids herum erfolgt, wenn sich die mikro-umweltlichen Wasserbedingungen um die Peloids herum ändern.",
    url = "https://doi.org/10.1111/j.1365-3091.2009.01083.x",
    doi = "10.1111/j.1365-3091.2009.01083.x",
    openalex = "W1563041753",
    references = "doi101016s0012825201000897, doi101016s0070457108711373"
}

Gasfreisetzung in photischen Mikrobenkalken kann zu konservierbaren morphologischen Biosignaturen führen. Hier untersuchen wir die Entstehung und Stabilität von sauerstoffreichen Blasen, die von fädigen Cyanobakterien umhüllt werden. Submillimeter- und Millimeterblasen können wochenlang und sogar monatelang stabil bleiben. Während dieser Zeit können lithifizierende, organisch reiche Lamellen, die die Blasen umgeben, die Form der Blasen konservieren. Zentimetergroße instabile Blasen unterstützen das Wachstum von zentimetergroßen tubulären Türmen mit deutlich laminierten mineralisierten Wänden. In Umgebungen, die hohe photosynthetische Raten ermöglichen, werden nur kleine stabile Blasen von einem dichten mikrobiellen Netz umschlossen, während in tiefen Gewässern ein ausgedehntes mikrobielles Netz auch größere photosynthetische Blasen bedeckt und deren Konservierungspotenzial erhöht. Stabile photosynthetische Blasen können als submillimeter- und millimetergroße Merkmale mit nahezu kreisförmigen Querschnitten in den Kuppen einiger proterozoischer konischer Stromatolithen konserviert werden, während zentimetergroße Röhren, die sich um instabile Blasen bilden, ein Modell für die Entstehung von tubulären karbonatischen Mikrobenkalken bieten, die nicht deutlich an (13)C-arm sind.

@article{doi101111j14724669200900227x,
    author = "Bosak, Tanja and Bush, John W. M. and Flynn, M. R. and Liang, Biqing and Ono, Shuhei and Petroff, Alexander P. and Sim, Min Sub",
    title = "Formation and stability of oxygen‐rich bubbles that shape photosynthetic mats",
    year = "2009",
    journal = "Geobiology",
    abstract = "Gas release in photic-zone microbialites can lead to preservable morphological biosignatures. Here, we investigate the formation and stability of oxygen-rich bubbles enmeshed by filamentous cyanobacteria. Sub-millimetric and millimetric bubbles can be stable for weeks and even months. During this time, lithifying organic-rich laminae surrounding the bubbles can preserve the shape of bubbles. Cm-scale unstable bubbles support the growth of centimetric tubular towers with distinctly laminated mineralized walls. In environments that enable high photosynthetic rates, only small stable bubbles will be enclosed by a dense microbial mesh, while in deep waters extensive microbial mesh will cover even larger photosynthetic bubbles, increasing their preservation potential. Stable photosynthetic bubbles may be preserved as sub-millimeter and millimeter-diameter features with nearly circular cross-sections in the crests of some Proterozoic conical stromatolites, while centrimetric tubes formed around unstable bubbles provide a model for the formation of tubular carbonate microbialites that are not markedly depleted in (13)C.",
    url = "https://doi.org/10.1111/j.1472-4669.2009.00227.x",
    doi = "10.1111/j.1472-4669.2009.00227.x",
    openalex = "W1596690334",
    references = "doi101016jprecamres200601003, doi101130001676061974851869gsaavt20co2, doi102110palo2003p0396, openalexw431002082"
}

@book{crossref2010microbial,
    title = "Microbial Mats",
    year = "2010",
    booktitle = "Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-90-481-3799-2",
    doi = "10.1007/978-90-481-3799-2",
    openalex = "W591462339"
}

@incollection{reitner2011microbial,
    author = "Reitner, Joachim",
    title = "Mikrobielle Matten",
    year = "2011",
    booktitle = "Encyclopedia of Earth Sciences Series",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9212-1\_145",
    doi = "10.1007/978-1-4020-9212-1\_145",
    openalex = "W4205309207",
    pages = "606-608",
    references = "doi1010079783642601477, doi101016001670379390347y, doi101016jpalaeo200410015, doi101038nature04764, doi101046j13653091200000003x, doi101111j157469761997tb00325x, doi1015159780691239477, doi1023073514674, doi1023073515363, openalexw431002082"
}

@incollection{ruiji2011microbiota,
    author = "Ruiji, Cao und Leiming, Yin",
    title = "Mikrobiota und mikrobielle Matten in alten Stromatolithen in Südchina",
    year = "2011",
    booktitle = "Zellulärer Ursprung, Leben in extremen Habitaten und Astrobiologie",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-94-007-0397-1\_4",
    doi = "10.1007/978-94-007-0397-1\_4",
    openalex = "W2111493927",
    pages = "65-86",
    references = "doi101016s0070457108711373, doi101046j13653091200000003x, doi101073pnas492158, doi1010970001069419650700000019, doi101111j150239311988tb02083x, doi101139e79088, doi101146annurevearth271313, doi105860choice304422, openalexw2326083785, openalexw2336572712"
}

@incollection{stal2011microbial,
    author = "Stal, Lucas J. und Noffke, Nora",
    title = "Microbial Mats",
    year = "2011",
    booktitle = "Encyclopedia of Astrobiology",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-3-642-11274-4\_986",
    doi = "10.1007/978-3-642-11274-4\_986",
    openalex = "W4243991423",
    pages = "1042-1045"
}

@article{doi101016jpalaeo201312026,
    author = "Meyer, Mike und Xiao, Shuhai und Gill, Benjamin C. und Schiffbauer, James D. und Chen, Zhe und Zhou, Chuanming und Yuan, Xunlai",
    title = "Interaktionen zwischen Ediacaran-Tieren und mikrobiellen Matten: Erkenntnisse aus Lamonte trevallis, einem neuen Spurstein aus der Dengying-Formation Südchinas",
    year = "2013",
    journal = "Paläogeographie Paläoklimatologie Paläoökologie",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2013.12.026",
    doi = "10.1016/j.palaeo.2013.12.026",
    openalex = "W2044564640",
    references = "crossref2010microbial, doi101016jgr201101006, doi101038nature05345, doi101038nmeth2089, doi101073pnas0708336105, doi101126science1107765, doi101126science1135013, doi101130g319691, doi101306212f89c22b2411d78648000102c1865d, doi1023073515360, doi105860choice295709, openalexw2344228935, openalexw431002082"
}

Mikrobiell induzierte sedimentäre Strukturen (MISS) entstehen durch die Reaktion von mikrobiellen Matten auf physikalische Sedimentdynamik. MISS sind weltweit verbreitet und finden sich in vielen modernen Umgebungen, darunter Regale, Gezeitenflachen, Lagunen, Flussufer, Seen, interdunale Bereiche und Sabkhas. Die Strukturen dokumentieren hochdiverse Gemeinschaften von mikrobiellen Matten und wurden aus zahlreichen Intervallen im geologischen Rekord berichtet, die bis zu 3,2 Milliarden Jahre (Ga) alt sind. Dieser Beitrag beschreibt eine Reihe von MISS aus einigen der ältesten gut erhaltenen sedimentären Gesteinen im geologischen Rekord, der frühen Archaikum (ca. 3,48 Ga) Dresser Formation, Westaustralien. Kartierungen von Felsausbrüchen im Meter- bis Millimetermaßstab definierten fünf Subumgebungen, die charakteristisch für eine antike Küsten-Sabkha sind. Diese Subumgebungen enthalten Assoziationen von distinct makroskopischen und mikroskopischen MISS. Makroskopische MISS umfassen polygonale Oszillationsrisse und Gasdomen, erosive Überreste und Taschen sowie Mattenstücke. Mikroskopische MISS umfassen Büschel, sinuöse Strukturen und Lamina-Strukturen; die mikroskopischen Lamina bestehen aus primärem kohlenstoffhaltigem Material, Pyrit und Hämatit sowie eingeschlossenen und gebundenen Körnern. Identische Suiten von MISS treten in äquivalenten Umweltsettings durch die gesamte nachfolgende Geschichte der Erde einschließlich der Gegenwart auf. Diese Arbeit erweitert den geologischen Rekord von MISS um fast 300 Millionen Jahre. Komplexe mattbildende mikrobielle Gemeinschaften existierten wahrscheinlich vor fast 3,5 Milliarden Jahren.

@article{doi101089ast20131030,
    author = "Noffke, Nora und Christian, Daniel und Wacey, David und Hazen, Robert M.",
    title = "Microbially Induced Sedimentary Structures Recording an Ancient Ecosystem in the ca. 3.48 Billion-Year-Old Dresser Formation, Pilbara, Western Australia",
    year = "2013",
    journal = "Astrobiology",
    abstract = "Mikrobiell induzierte sedimentäre Strukturen (MISS) entstehen durch die Reaktion von mikrobiellen Matten auf physikalische Sedimentdynamik. MISS sind weltweit verbreitet und finden sich in vielen modernen Umgebungen, darunter Regale, Gezeitenflachen, Lagunen, Flussufer, Seen, interdunale Bereiche und Sabkhas. Die Strukturen dokumentieren hochdiverse Gemeinschaften von mikrobiellen Matten und wurden aus zahlreichen Intervallen im geologischen Rekord berichtet, die bis zu 3,2 Milliarden Jahre (Ga) alt sind. Dieser Beitrag beschreibt eine Reihe von MISS aus einigen der ältesten gut erhaltenen sedimentären Gesteinen im geologischen Rekord, der frühen Archaikum (ca. 3,48 Ga) Dresser Formation, Westaustralien. Kartierungen von Felsausbrüchen im Meter- bis Millimetermaßstab definierten fünf Subumgebungen, die charakteristisch für eine antike Küsten-Sabkha sind. Diese Subumgebungen enthalten Assoziationen von distinct makroskopischen und mikroskopischen MISS. Makroskopische MISS umfassen polygonale Oszillationsrisse und Gasdomen, erosive Überreste und Taschen sowie Mattenstücke. Mikroskopische MISS umfassen Büschel, sinuöse Strukturen und Lamina-Strukturen; die mikroskopischen Lamina bestehen aus primärem kohlenstoffhaltigem Material, Pyrit und Hämatit sowie eingeschlossenen und gebundenen Körnern. Identische Suiten von MISS treten in äquivalenten Umweltsettings durch die gesamte nachfolgende Geschichte der Erde einschließlich der Gegenwart auf. Diese Arbeit erweitert den geologischen Rekord von MISS um fast 300 Millionen Jahre. Komplexe mattbildende mikrobielle Gemeinschaften existierten wahrscheinlich vor fast 3,5 Milliarden Jahren.",
    url = "https://doi.org/10.1089/ast.2013.1030",
    doi = "10.1089/ast.2013.1030",
    openalex = "W2037461180",
    references = "doi1010160301926888900058, doi101016jearscirev200810005, doi101016jprecamres200601003, doi101111j136530911989tb00615x, doi101111j14724669200700118x, doi101130g222461, openalexw431002082, schopf2007earliest"
}

Auf dem Kiritimati-Atoll zeigen mehrere Seen die Bildung mikrobieller Matten unter unterschiedlichen hydrochemischen Bedingungen. Einige dieser Seen lösen die Bildung von Mikrobensteinen aus, wie z. B. See 21, der ein evaporitisch, hypersaliner See ist (Salinität von etwa 170‰). See 21 ist vollständig von einer dicken, mehrschichtigen mikrobiellen Matte bedeckt. Diese Matte ist mit der Bildung von zentimeterdicken, hochporösen Mikrobensteinen verbunden, die aus Aragonit- und Gipskristallen bestehen. Wir haben die bakterielle und archaeale Gemeinschaftszusammensetzung und deren Veränderung entlang der vertikalen Schichtung durch groß angelegte Analyse von 16S rRNA-Gen-Sequenzen der neun verschiedenen Mattenschichten bewertet. Die Oberflächenschichten werden von aeroben, phototrophen und halotoleranten Mikroben dominiert. Die bakterielle Gemeinschaft dieser Schichten beherbergte Cyanobakterien (Halothece-Cluster), die von bekannten phototrophen Mitgliedern der Bacteroidetes und Alphaproteobakterien begleitet wurden. In tieferen anaeroben Schichten waren vielfältigere Gemeinschaften als in den oberen Schichten vorhanden. Die tieferen Schichten wurden von Spirochaeten, sulfatreduzierenden Bakterien (Deltaproteobakterien), Chloroflexi (Anaerolineae und Caldilineae), violetten nicht-schwefelhaltigen Bakterien (Alphaproteobakterien), violetten schwefelhaltigen Bakterien (Chromatiales), anaeroben Bacteroidetes (Marinilabiacae), Nitrospirae (OPB95), Planctomyceten und mehreren Kandidatendivisionen dominiert. Die archaeale Gemeinschaft, einschließlich zahlreicher nicht kultivierter taxonomischer Linien, änderte sich im Allgemeinen von Euryarchaeota (hauptsächlich Halobakterien und Thermoplasmata) zu nicht kultivierten Mitgliedern der Thaumarchaeota (hauptsächlich Marine Benthic Group B) mit zunehmender Tiefe.

@article{doi101371journalpone0066662,
    author = "Schneider, Dominik und Arp, Gernot und Reimer, Andreas und Reitner, Joachim und Daniel, Rolf",
    title = "Phylogenetische Analyse einer mikrobiellen Matte, die Mikrobensteine bildet, aus einem hypersalinen See des Kiritimati-Atolls, Zentralpazifik",
    year = "2013",
    journal = "PLoS ONE",
    abstract = "Auf dem Kiritimati-Atoll zeigen mehrere Seen die Bildung mikrobieller Matten unter unterschiedlichen hydrochemischen Bedingungen. Einige dieser Seen lösen die Bildung von Mikrobensteinen aus, wie z. B. See 21, der ein evaporitisch, hypersaliner See ist (Salinität von etwa 170‰). See 21 ist vollständig von einer dicken, mehrschichtigen mikrobiellen Matte bedeckt. Diese Matte ist mit der Bildung von zentimeterdicken, hochporösen Mikrobensteinen verbunden, die aus Aragonit- und Gipskristallen bestehen. Wir haben die bakterielle und archaeale Gemeinschaftszusammensetzung und deren Veränderung entlang der vertikalen Schichtung durch groß angelegte Analyse von 16S rRNA-Gen-Sequenzen der neun verschiedenen Mattenschichten bewertet. Die Oberflächenschichten werden von aeroben, phototrophen und halotoleranten Mikroben dominiert. Die bakterielle Gemeinschaft dieser Schichten beherbergte Cyanobakterien (Halothece-Cluster), die von bekannten phototrophen Mitgliedern der Bacteroidetes und Alphaproteobakterien begleitet wurden. In tieferen anaeroben Schichten waren vielfältigere Gemeinschaften als in den oberen Schichten vorhanden. Die tieferen Schichten wurden von Spirochaeten, sulfatreduzierenden Bakterien (Deltaproteobakterien), Chloroflexi (Anaerolineae und Caldilineae), violetten nicht-schwefelhaltigen Bakterien (Alphaproteobakterien), violetten schwefelhaltigen Bakterien (Chromatiales), anaeroben Bacteroidetes (Marinilabiacae), Nitrospirae (OPB95), Planctomyceten und mehreren Kandidatendivisionen dominiert. Die archaeale Gemeinschaft, einschließlich zahlreicher nicht kultivierter taxonomischer Linien, änderte sich im Allgemeinen von Euryarchaeota (hauptsächlich Halobakterien und Thermoplasmata) zu nicht kultivierten Mitgliedern der Thaumarchaeota (hauptsächlich Marine Benthic Group B) mit zunehmender Tiefe.",
    url = "https://doi.org/10.1371/journal.pone.0066662",
    doi = "10.1371/journal.pone.0066662",
    openalex = "W1971368203",
    references = "crossref2010microbial, doi101007978364273978121, doi101016jearscirev200810005, doi101016s0022283605803602, doi101038nmethf303, doi101093bioinformaticsbtq461, doi101093bioinformaticsbtr381, doi101093nargkm864, doi101128aem0300605, doi101128aem713150115062005, doi101371journalpone0007401, doi1014806ej171200"
}

Moderne mikrobielle Matten sind potenzielle Analogien zu einigen der frühesten Ökosysteme der Erde. Hervorragende Beispiele finden sich in Shark Bay, Australien, mit Matten verschiedener Morphologien. Um unser Verständnis des funktionellen genetischen Potenzials dieser komplexen mikrobiellen Ökosysteme zu vertiefen, führten wir erstmals Shotgun-Metagenomanalysen durch. Wir stellten metagenomische Next-Generation-Sequenzierungsdaten zusammen, um das taxonomische und metabolische Potenzial über diverse Morphologien von Meeresmatten in Shark Bay zu klassifizieren. Die mikrobielle Gemeinschaft über taxonomische Klassifikationen unter Verwendung von protein-kodierenden und kleinen Untereinheiten rRNA-Genen, die direkt aus den Metagenomen extrahiert wurden, deutet darauf hin, dass drei Phyla Proteobacteria, Cyanobacteria und Bacteriodetes alle Meeresmatten dominieren. Allerdings scheint die mikrobielle Gemeinschaftsstruktur zwischen den marinen Systemen von Shark Bay und Highbourne Cay (Bahamas) voneinander unterschiedlich zu sein. Das metabolische Potenzial (basierend auf SEED-Untersystem-Klassifikationen) der mikrobiellen Gemeinschaften von Shark Bay und Highbourne Cay war ebenfalls unterschiedlich. Die Metagenome von Shark Bay weisen ein metabolisches Pfadprofil auf, das sowohl heterotrophe als auch photosynthetische Pfade umfasst, während Highbourne Cay fast ausschließlich von photosynthetischen Pfaden dominiert zu sein scheint. Alternative, nicht auf Rubisco basierende Kohlenstoffmetabolismen, einschließlich des reduktiven TCA-Zyklus und der 3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat-Pfade, sind in den Metagenomen von Shark Bay stark vertreten, während sie in den mikrobiellen Matten von Highbourne Cay oder in anderen bis heute untersuchten Matten bildenden Ökosystemen nicht vertreten sind. Auch potenziell neuartige Aspekte des Stickstoffkreislaufs wurden beobachtet, ebenso wie ein vermuteter Schwermetallkreislauf (Arsen, Quecksilber, Kupfer und Cadmium). Schließlich sind Archaeen in Shark Bay stark vertreten und könnten kritische Rollen bei der allgemeinen Ökosystemfunktion in diesen modernen mikrobiellen Matten spielen.

@article{doi101038ismej201587,
    author = "Ruvindy, Rendy und White, Richard und Neilan, Brett A. und Burns, Brendan P.",
    title = "Unravelling core microbial metabolisms in the hypersaline microbial mats of Shark Bay using high-throughput metagenomics",
    year = "2015",
    journal = "The ISME Journal",
    abstract = "Moderne mikrobielle Matten sind potenzielle Analogien zu einigen der frühesten Ökosysteme der Erde. Hervorragende Beispiele finden sich in Shark Bay, Australien, mit Matten verschiedener Morphologien. Um unser Verständnis des funktionellen genetischen Potenzials dieser komplexen mikrobiellen Ökosysteme zu vertiefen, führten wir erstmals Shotgun-Metagenomanalysen durch. Wir stellten metagenomische Next-Generation-Sequenzierungsdaten zusammen, um das taxonomische und metabolische Potenzial über diverse Morphologien von Meeresmatten in Shark Bay zu klassifizieren. Die mikrobielle Gemeinschaft über taxonomische Klassifikationen unter Verwendung von protein-kodierenden und kleinen Untereinheiten rRNA-Genen, die direkt aus den Metagenomen extrahiert wurden, deutet darauf hin, dass drei Phyla Proteobacteria, Cyanobacteria und Bacteriodetes alle Meeresmatten dominieren. Allerdings scheint die mikrobielle Gemeinschaftsstruktur zwischen den marinen Systemen von Shark Bay und Highbourne Cay (Bahamas) voneinander unterschiedlich zu sein. Das metabolische Potenzial (basierend auf SEED-Untersystem-Klassifikationen) der mikrobiellen Gemeinschaften von Shark Bay und Highbourne Cay war ebenfalls unterschiedlich. Die Metagenome von Shark Bay weisen ein metabolisches Pfadprofil auf, das sowohl heterotrophe als auch photosynthetische Pfade umfasst, während Highbourne Cay fast ausschließlich von photosynthetischen Pfaden dominiert zu sein scheint. Alternative, nicht auf Rubisco basierende Kohlenstoffmetabolismen, einschließlich des reduktiven TCA-Zyklus und der 3-Hydroxypropionat/4-Hydroxybutyrat-Pfade, sind in den Metagenomen von Shark Bay stark vertreten, während sie in den mikrobiellen Matten von Highbourne Cay oder in anderen bis heute untersuchten Matten bildenden Ökosystemen nicht vertreten sind. Auch potenziell neuartige Aspekte des Stickstoffkreislaufs wurden beobachtet, ebenso wie ein vermuteter Schwermetallkreislauf (Arsen, Quecksilber, Kupfer und Cadmium). Schließlich sind Archaeen in Shark Bay stark vertreten und könnten kritische Rollen bei der allgemeinen Ökosystemfunktion in diesen modernen mikrobiellen Matten spielen.",
    url = "https://doi.org/10.1038/ismej.2015.87",
    doi = "10.1038/ismej.2015.87",
    openalex = "W368584921",
    references = "doi101371journalpone0066662"
}

Moderne mikrobielle Matten können wesentliche Einblicke in die frühen Ökosysteme der Erde liefern, und die Shark Bay in Australien bietet eines der besten Beispiele für diese Systeme. Die Identifizierung der räumlichen Verteilung von Mikroorganismen in Abhängigkeit von der Mattentiefe fördert ein besseres Verständnis spezifischer Nischen und potenziell neuer mikrobieller Interaktionen. In der vorliegenden Studie wurden Hochdurchsatz-Sequenzierung, gekoppelt mit elementaren Analysen und biogeochemischen Messungen zweier unterschiedlicher Mattentypen (glatt und pustulös) in Millimeter-Skala durchgeführt. Insgesamt wurden 8.263.982 16S rRNA-Gen-Sequenzen gewonnen, die 58 bakteriellen und Kandidaten-Phyla zugeordnet wurden. Die Oberfläche beider Matten wurde von Cyanobakterien dominiert, begleitet von bekannten oder vermuteten Mitgliedern der Alphaproteobakterien und Bacteroidetes. Die tieferen anaeroben Schichten der glatten Matten wurden von Chloroflexi dominiert, während die Alphaproteobakterien die unteren Schichten der pustulösen Matten dominierten. In-situ-Mikroelektroden-Messungen zeigten, dass glatte Matten ein steileres Profil der O2- und H2S-Konzentrationen aufweisen sowie höhere Sauerstoffproduktion, -verbrauch und Sulfatreduktionsraten. Spezifische Elemente (Mo, Mg, Mn, Fe, V, P) konnten mit spezifischen Mattentypen und vermuteten phylogenetischen Gruppen korreliert werden. Für diese Systeme werden Modelle vorgeschlagen, die vermutete oberflächennahe anaerobe Nischen, differenzielle Stickstofffixierungs-Nischen und solche, die mit dem Methan-Stoffwechsel gekoppelt sind, vorschlagen.

@article{doi101038srep15607,
    author = "Wong, Hon Lun und Smith, Daniela-Lee und Visscher, Pieter T. und Burns, Brendan P.",
    title = "Nischen-Differenzierung bakterieller Gemeinschaften in Millimeter-Skala in mikrobiellen Matten der Shark Bay",
    year = "2015",
    journal = "Scientific Reports",
    abstract = "Moderne mikrobielle Matten können wesentliche Einblicke in die frühen Ökosysteme der Erde liefern, und die Shark Bay in Australien bietet eines der besten Beispiele für diese Systeme. Die Identifizierung der räumlichen Verteilung von Mikroorganismen in Abhängigkeit von der Mattentiefe fördert ein besseres Verständnis spezifischer Nischen und potenziell neuer mikrobieller Interaktionen. In der vorliegenden Studie wurden Hochdurchsatz-Sequenzierung, gekoppelt mit elementaren Analysen und biogeochemischen Messungen zweier unterschiedlicher Mattentypen (glatt und pustulös) in Millimeter-Skala durchgeführt. Insgesamt wurden 8.263.982 16S rRNA-Gen-Sequenzen gewonnen, die 58 bakteriellen und Kandidaten-Phyla zugeordnet wurden. Die Oberfläche beider Matten wurde von Cyanobakterien dominiert, begleitet von bekannten oder vermuteten Mitgliedern der Alphaproteobakterien und Bacteroidetes. Die tieferen anaeroben Schichten der glatten Matten wurden von Chloroflexi dominiert, während die Alphaproteobakterien die unteren Schichten der pustulösen Matten dominierten. In-situ-Mikroelektroden-Messungen zeigten, dass glatte Matten ein steileres Profil der O2- und H2S-Konzentrationen aufweisen sowie höhere Sauerstoffproduktion, -verbrauch und Sulfatreduktionsraten. Spezifische Elemente (Mo, Mg, Mn, Fe, V, P) konnten mit spezifischen Mattentypen und vermuteten phylogenetischen Gruppen korreliert werden. Für diese Systeme werden Modelle vorgeschlagen, die vermutete oberflächennahe anaerobe Nischen, differenzielle Stickstofffixierungs-Nischen und solche, die mit dem Methan-Stoffwechsel gekoppelt sind, vorschlagen.",
    url = "https://doi.org/10.1038/srep15607",
    doi = "10.1038/srep15607",
    openalex = "W2409740056",
    references = "doi101371journalpone0066662"
}

@article{doi101016jprecamres201804007,
    author = "Hickman‐Lewis, Keyron und Cavalazzi, Barbara und Foucher, Frédéric und Westall, Francès",
    title = "Der älteste Nachweis für Leben im Barberton Greenstone Belt: Mikrobielle Matten und Biofabrikate des ∼3,47 Ga Middle Marker Horizonts",
    year = "2018",
    journal = "Precambrian Research",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.precamres.2018.04.007",
    doi = "10.1016/j.precamres.2018.04.007",
    openalex = "W2798197579",
    references = "crossref2010microbial, doi1010160008622382900434, doi1010160301926895000879, doi101016jcarbon200502018, doi101016s0966842x01020121, doi10103835059210, doi101038nature02888, doi101126science16138451005, doi10118614712148444, doi105860choice295709, openalexw2026796374, openalexw2508765924"
}

deutend auf Kohlenstofffixierung durch den Calvin-Zyklus hin. Darüber hinaus enthalten die Matten eine synsedimentäre fossile Biota, die für cyanobakterielle und rhodophytische Morphotypen charakteristisch ist. Phosphathaltige, kegelförmige Stromatolithen aus dem paläoproterozoischen Aravalli-Supergroup (Jhamarkotra-Formation) bestehen aus zahlreichen mineralisierten Blasen, die in buschigen fädigen Mattengewebe eingebettet sind. Die Bildung dieser Büschel wird als Ergebnis des Gleitens fädiger Bakterien innerhalb mikrobieller Matten betrachtet, und da fossile Blasen innerhalb unberührter Mattenlamellen als Proxy für oxygenische Phototrophie verwendet werden können, liefert dies einen starken Hinweis auf cyanobakterielle Aktivität in den Aravalli-Hügeln. Wir schlagen vor, dass die Aktivität oxygenischer Phototrophen für die Bildung von Apatit sowohl in Vindhyan- als auch in Aravalli-Stromatolithen von Bedeutung gewesen sein könnte, hauptsächlich durch die Konzentration von Phosphat und die Schaffung steiler täglicher Redoxgradienten innerhalb der Porenräume der Matten, was die Ausfällung von Apatit fördert. Das Vorhandensein abwechselnder Apatit-Karbonat-Lamellen in den indischen Stromatolithen könnte auf lokale Schwankungen des pH-Werts und des Sauerstoffgehalts zurückzuführen sein, die durch Photosynthese-Atmung in den Matten verursacht werden. Insgesamt bietet diese Studie neue Einblicke in die Ökologie alter phosphathaltiger Stromatolithen und rechtfertigt weitere Untersuchungen zur Rolle sauerstoffproduzierender Biota bei der Bildung paläoproterozoischer phosphathaltiger Schichtgesteine in flachen Becken.

@article{doi101111gbi12274,
    author = "Sallstedt, Therese und Bengtson, Stefan und Broman, Curt und Crill, Patrick und Canfield, Donald E.",
    title = "Evidence of oxygenic phototrophy in ancient phosphatic stromatolites from the Paleoproterozoic Vindhyan and Aravalli Supergroups, India",
    year = "2018",
    journal = "Geobiology",
    abstract = "deutend auf Kohlenstofffixierung durch den Calvin-Zyklus hin. Darüber hinaus enthalten die Matten eine synsedimentäre fossile Biota, die für cyanobakterielle und rhodophytische Morphotypen charakteristisch ist. Phosphathaltige, kegelförmige Stromatolithen aus dem paläoproterozoischen Aravalli-Supergroup (Jhamarkotra-Formation) bestehen aus zahlreichen mineralisierten Blasen, die in buschigen fädigen Mattengewebe eingebettet sind. Die Bildung dieser Büschel wird als Ergebnis des Gleitens fädiger Bakterien innerhalb mikrobieller Matten betrachtet, und da fossile Blasen innerhalb unberührter Mattenlamellen als Proxy für oxygenische Phototrophie verwendet werden können, liefert dies einen starken Hinweis auf cyanobakterielle Aktivität in den Aravalli-Hügeln. Wir schlagen vor, dass die Aktivität oxygenischer Phototrophen für die Bildung von Apatit sowohl in Vindhyan- als auch in Aravalli-Stromatolithen von Bedeutung gewesen sein könnte, hauptsächlich durch die Konzentration von Phosphat und die Schaffung steiler täglicher Redoxgradienten innerhalb der Porenräume der Matten, was die Ausfällung von Apatit fördert. Das Vorhandensein abwechselnder Apatit-Karbonat-Lamellen in den indischen Stromatolithen könnte auf lokale Schwankungen des pH-Werts und des Sauerstoffgehalts zurückzuführen sein, die durch Photosynthese-Atmung in den Matten verursacht werden. Insgesamt bietet diese Studie neue Einblicke in die Ökologie alter phosphathaltiger Stromatolithen und rechtfertigt weitere Untersuchungen zur Rolle sauerstoffproduzierender Biota bei der Bildung paläoproterozoischer phosphathaltiger Schichtgesteine in flachen Becken.",
    url = "https://doi.org/10.1111/gbi.12274",
    doi = "10.1111/gbi.12274",
    openalex = "W2789404307",
    references = "doi1010160012825295000496, doi101016s001670370200950x, doi101038382127a0, doi101038nature04764, doi101038nature13068, doi101046j13653091200000003x, doi101098rstb20061838, doi101146annurevearth271313, doi1023073514674, openalexw2026796374, ruiji2011microbiota"
}

Das Archaikum (vor 4 bis 2,5 Milliarden Jahren, Ga) lieferte Gesteine, die die ältesten schlüssigen Spuren des Lebens sowie viele umstrittene Vorkommen enthalten. Kohlenstoffhaltiges Material findet sich in Gesteinen bis zu einem Alter von 3,95 Ga, aber die ältesten (graphitischen) Formen könnten abiogen sein. Aufgrund der Metamorphose, die die molekulare Zusammensetzung aller archaischen organischen Materie verändert hat, lassen sich nicht-biologische kohlenstoffhaltige Verbindungen, wie sie sich möglicherweise in hydrothermalen Systemen des Meeresbodens gebildet haben könnten, schwer ausschließen. Benthische mikrobielle Matten bis zu einem Alter von 3,47 Ga werden durch die Aufzeichnung organischer Lamellen in stromatolitischen (geschichteten) Carbonaten, in einigen stromatolitischen silizischen Sintern und in einigen siliziklastischen Sedimenten gestützt. In diesen Ablagerungen wurden organische Materie selten fossile Zellstrukturen (z. B. Zellwände) oder Ultrastrukturen (z. B. äußere Hüllen) erhalten, und ihre einfachen Texturen lassen sich schwer entweder als Mikrofossilien oder als Überzüge von zellimitierenden mineralischen Vorlagen zuordnen. Diese Unterscheidung wird zukünftige Studien im Nanomaßstab erfordern. Fadenförmige Hüllen-Mikrofossilien treten in 2,52 Ga alten Gesteinen auf und könnten veränderte Gegenstücke bis zu einem Alter von 3,47 Ga haben. Überraschend große Kugeln und komplexe organische Linsen treten in Gesteinen bis zu einem Alter von 3,22 Ga bzw. ~3,4 Ga auf und stellen die besten Kandidaten für die ältesten Mikrofossilien dar. Titanhaltige Mikrotuben in vulkanischen oder vulkanoklastischen Gesteinen, die als mikrobielle Spurenfossilien interpretiert wurden, wurden als metamorphe oder magmatische Texturen neu bewertet. Eine mikrobiell induzierte Mineralisation wird durch CaCO3-Nanostrukturen in 2,72 Ga alten Stromatoliten gestützt. Sulfide jünger als 3,48 Ga tragen S-Isotopenverhältnisse, die auf eine mikrobielle Sulfatreduktion hinweisen. Ferruginöse Bedingungen könnten die primäre Produktion durch anoxygenische Photosynthese befördert haben – wie durch Fe-Isotopenverhältnisse angedeutet –, möglicherweise bereits vor 3,77 Ga. Mikrobielle Methanogenese und (wahrscheinlich anaerobe) Methanoxidation werden durch C-Isotopenverhältnisse bis zu einem Alter von 3,0 Ga bzw. ~2,72 Ga angedeutet. Die photosynthetische Produktion von O2 begann höchstwahrscheinlich zwischen 3,2 und 2,8 Ga, d. h. lange vor dem Großen Sauerstoffereignis (2,45–2,31 Ga), wie durch verschiedene anorganische Tracer von Oxidationsreaktionen und im Einklang mit der Morphologie benthischer Ablagerungen sowie Beweisen für aeroben N-Stoffwechsel in N-Isotopenverhältnissen bei ~2,7 Ga angezeigt wird. Dieses Bild einer weitgehenden Diversifizierung der mikrobiellen Biosphäre während des Archaikums wurde weitgehend aus der Bulk-Gesteinsgeochemie und Petrographie abgeleitet, gestützt durch eine jüngste Zunahme der untersuchten Probenzahlen und an Einschränkungen ihrer Ablagerungsumgebungen. Die Verwendung von hochauflösender Mikroskopie und Mikro- bis Nanomaßstab-Analysen eröffnet Wege, um die ältesten Spuren des Lebens (neu) zu bewerten und zu entschlüsseln.

@article{doi101016jearscirev2020103296,
    author = "Lepot, Kévin",
    title = "Signaturen des frühen mikrobiellen Lebens aus dem Archaikum (4 bis 2,5 Ga) Eon",
    year = "2020",
    journal = "Earth-Science Reviews",
    abstract = "Die archäische Ära (4 bis 2,5 Milliarden Jahre vor heute, Ga) lieferte Gesteine, die die ältesten schlüssigen Spuren des Lebens sowie viele umstrittene Vorkommen enthalten. Kohlenstoffhaltiges Material findet sich in Gesteinen, die bis zu 3,95 Ga alt sind, aber die ältesten (graphitischen) Formen könnten abiogen sein. Aufgrund der Metamorphose, die die molekulare Zusammensetzung aller archäischen organischen Materie verändert hat, sind nicht-biologische kohlenstoffhaltige Verbindungen, wie diejenigen, die sich in hydrothermalen Systemen des Meeresbodens gebildet haben könnten, schwer auszuschließen. Bentische mikrobielle Matten, die bis zu 3,47 Ga alt sind, werden durch den Aufzeichnungen organischer Lamellen in stromatolitischen (geschichteten) Carbonaten, in einigen stromatolitischen silizischen Sintern und in einigen siliziklastischen Sedimenten gestützt. In diesen Ablagerungen wurde organische Materie selten als fossile Zellstrukturen (z. B. Zellwände) oder Ultrastrukturen (z. B. äußere Hüllen) erhalten, und ihre einfachen Texturen sind schwer entweder als Mikrofossilien oder als Überzüge von zellimitierenden mineralischen Vorlagen zuzuordnen. Diese Unterscheidung wird zukünftige Nanostudien erfordern. Fadenförmige Hüllen-Mikrofossilien kommen in 2,52 Ga alten Gesteinen vor und könnten veränderten Gegenstücken bis zu 3,47 Ga alt sein. Überraschend große Kugeln und komplexe organische Linsen kommen in Gesteinen vor, die bis zu 3,22 Ga und \textasciitilde\ 3,4 Ga alt sind, und stellen die besten Kandidaten für die ältesten Mikrofossilien dar. Titanhaltige Mikrotuben in vulkanischen oder vulkanoklastischen Gesteinen, die als mikrobielle Spurfossilien interpretiert wurden, wurden als metamorphe oder magmatische Texturen neu bewertet. Mikrobiell induzierte Mineralisation wird durch CaCO3-Nanostrukturen in 2,72 Ga alten Stromatoliten gestützt. Sulfide, die 3,48 Ga und jünger sind, tragen S-Isotopenverhältnisse, die auf mikrobielle Sulfatreduktion hinweisen. Ferruginöse Bedingungen könnten die primäre Produktion durch anoxygenische Photosynthese angetrieben haben – wie durch Fe-Isotopenverhältnisse angedeutet –, möglicherweise bereits 3,77 Ga. Mikrobielle Methanogenese und (wahrscheinlich anaerobe) Methanoxydation werden durch C-Isotopenverhältnisse bis zu 3,0 Ga und \textasciitilde\ 2,72 Ga angedeutet. Die photosynthetische Produktion von O2 begann höchstwahrscheinlich zwischen 3,2 und 2,8 Ga, d. h. lange vor dem Großen Sauerstoffereignis (2,45–2,31 Ga), wie durch verschiedene anorganische Tracer von Oxidationsreaktionen und konsistent mit der Morphologie bentischer Ablagerungen und Beweisen für aeroben N-Stoffwechsel in N-Isotopenverhältnissen bei \textasciitilde\ 2,7 Ga angedeutet. Dieses Bild einer weitgehenden Diversifizierung der mikrobiellen Biosphäre während des Archaikums wurde weitgehend aus Bulk-Gesteinsgeochemie und Petrographie abgeleitet, gestützt durch eine jüngste Zunahme der untersuchten Probenzahlen und an Einschränkungen ihrer Ablagerungsumgebungen. Die Verwendung von hochauflösender Mikroskopie und Mikro- bis Nanoskala-Analysen eröffnet Wege, um die ältesten Spuren des Lebens (neu) zu bewerten und zu entschlüsseln.",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103296",
    doi = "10.1016/j.earscirev.2020.103296",
    openalex = "W3043883447",
    references = "doi1010079783540775874, doi101016jearscirev200810005, doi101016jearscirev201601005, doi101016jearscirev201706012, doi101016jearscirev2019102888, doi101016jprecamres201307019, doi101016jprecamres201504018, doi101016jprecamres201804007, doi101016jprecamres2019105347, doi1010292017je005478, doi101038384055a0, doi101038nature13068, doi101038nature23261, doi101038s4158601914364, doi101098rstb20150493, doi101111j14724669200700118x, doi101126science16138451005, doi101126science2605108640, doi101126science28554301033, doi101128mr5522592871991, doi101146annurevmicro61080706093130, doi102110palo2013p13005r, doi107185geochemlet1817, openalexw1965399445, openalexw2026796374"
}

Nitrogen-fixierende heterozytische Cyanobakterien gelten als eine untergeordnete Rolle bei der Aufrechterhaltung von Küstenmikrobiellen Mattengemeinschaften, die sich unter normalen marinen bis hypersalinen Bedingungen entwickeln. Hier untersuchten wir mikrobielle Matten, die unter unterschiedlichen Salinitäten wachsen, von Süßwassermatten des Giblin River (Tasmanien) bis zu metahalinen und hypersalinen Matten der Shark Bay (Westaustralien). Analysen genetischer (rRNA und mRNA) und biologischer Marker (Heterozyt-Glykolipide) zeigten eine unerwartet große Vielfalt an heterozytischen Cyanobakterien in allen untersuchten mikrobiellen Mattengemeinschaften. Es wurde beobachtet, dass die taxonomische Verteilung sowie die Häufigkeit von Cyanobakterien stark von der Salinität beeinflusst wird. Niedrige Salinität begünstigte das Vorkommen von heterozytischen Cyanobakterien in Süßwassermatten, während Matten, die in höheren Salinitäten gedeihen, hauptsächlich das Wachstum einzelliger und fadenförmiger nicht-heterozytischer Gattungen unterstützten. Allerdings zeigten funktionelle Analysen, dass diese Diazotrophen, obwohl mRNA-Transkripte, die von heterozytischen Cyanobakterien abgeleitet wurden, in den Shark Bay (<6%) mikrobiellen Matten niedriger waren, einen erheblichen Anteil der Gene transkribierten, die an der Biofilmbildung und der Stickstofffixierung beteiligt sind. Insgesamt zeigen unsere Daten eine unerwartet hohe Vielfalt an heterozytischen Cyanobakterien (z. B. Calothrix, Scytonema, Nodularia, Gloeotrichia, Stigonema, Fischerella und Chlorogloeopsis), die in metahalinen und hypersalinen mikrobiellen Matten der Shark Bay noch nicht beschrieben wurden, und dass sie eine lebenswichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ökosystem-Funktionierens von küstennah-marinen mikrobiellen Mattensystemen spielen.

@article{doi1011111462292016225,
    author = "Campbell, Matthew A. und Bauersachs, Thorsten und Schwark, Lorenz und Proemse, Bernadette C. und Eberhard, Rolan und Coolen, Marco J. L. und Grice, Kliti",
    title = "Salinitätsgetriebene ökologische und Diversitätsveränderungen heterozytischer Cyanobakterien in australischen Süßwasser- und küstennah-marinen mikrobiellen Matten",
    year = "2022",
    journal = "Environmental Microbiology",
    abstract = "Nitrogen-fixierende heterozytische Cyanobakterien gelten als eine untergeordnete Rolle bei der Aufrechterhaltung von Küstenmikrobiellen Mattengemeinschaften, die sich unter normalen marinen bis hypersalinen Bedingungen entwickeln. Hier untersuchten wir mikrobielle Matten, die unter unterschiedlichen Salinitäten wachsen, von Süßwassermatten des Giblin River (Tasmanien) bis zu metahalinen und hypersalinen Matten der Shark Bay (Westaustralien). Analysen genetischer (rRNA und mRNA) und biologischer Marker (Heterozyt-Glykolipide) zeigten eine unerwartet große Vielfalt an heterozytischen Cyanobakterien in allen untersuchten mikrobiellen Mattengemeinschaften. Es wurde beobachtet, dass die taxonomische Verteilung sowie die Häufigkeit von Cyanobakterien stark von der Salinität beeinflusst wird. Niedrige Salinität begünstigte das Vorkommen von heterozytischen Cyanobakterien in Süßwassermatten, während Matten, die in höheren Salinitäten gedeihen, hauptsächlich das Wachstum einzelliger und fadenförmiger nicht-heterozytischer Gattungen unterstützten. Allerdings zeigten funktionelle Analysen, dass diese Diazotrophen, obwohl mRNA-Transkripte, die von heterozytischen Cyanobakterien abgeleitet wurden, in den Shark Bay (<6%) mikrobiellen Matten niedriger waren, einen erheblichen Anteil der Gene transkribierten, die an der Biofilmbildung und der Stickstofffixierung beteiligt sind. Insgesamt zeigen unsere Daten eine unerwartet hohe Vielfalt an heterozytischen Cyanobakterien (z. B. Calothrix, Scytonema, Nodularia, Gloeotrichia, Stigonema, Fischerella und Chlorogloeopsis), die in metahalinen und hypersalinen mikrobiellen Matten der Shark Bay noch nicht beschrieben wurden, und dass sie eine lebenswichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des Ökosystem-Funktionierens von küstennah-marinen mikrobiellen Mattensystemen spielen.",
    url = "https://doi.org/10.1111/1462-2920.16225",
    doi = "10.1111/1462-2920.16225",
    openalex = "W4297145556",
    references = "doi101016jearscirev2019102921"
}

Tiefsee-Hydrothermalsysteme bieten ideale Bedingungen für präbiotische Reaktionen und alte metabolische Pfade und könnten daher eine entscheidende Rolle bei der Entstehung des Lebens gespielt haben. Um diese Rolle besser zu verstehen, ist es von entscheidender Bedeutung, die grundlegenden Wechselwirkungen zwischen hydrothermalen Prozessen, unbelebter Materie und mikrobiellem Leben in der tiefen Zeit zu untersuchen. Die Verteilung und Vielfalt mikrobieller Gemeinschaften in alten Tiefsee-Hydrothermalsystemen sind jedoch noch schlecht eingeschränkt, sodass evolutionäre und ökologische Beziehungen unklar bleiben. Ein wichtiger Grund dafür ist das unzureichende Verständnis der Bildung diagnostischer mikrobieller Biosignaturen in solchen Umgebungen und ihrer Erhaltung über geologische Zeiträume hinweg. Dieser Beitrag konzentriert sich auf mikrobielle Biosignaturen in präkambrischen Tiefsee-Hydrothermal-Sulfidablagerungen. Mit dem Ziel, eine wertvolle Ressource für Wissenschaftler aus allen Naturwissenschaften bereitzustellen, deren Forschung sich mit dem Ursprung des Lebens befasst, führen wir zunächst verschiedene Arten von Biosignaturen ein, die über geologische Zeitskalen erhalten bleiben können (Gesteinsstrukturen und -texturen, Mikrofossilien, Mineralausfällungen, kohlenstoffhaltige Materie, Spurenelemente und isotopengeochemische Signaturen). Anschließend besprechen wir ausgewählte Berichte über Biosignaturen aus präkambrischen Tiefsee-Hydrothermal-Sulfidablagerungen und deren geobiologische Bedeutung. Unsere Übersicht zeigt, dass präkambrische Hydrothermal-Sulfidablagerungen potenziell wertvolle Informationen über Umweltbedingungen, das Vorhandensein und die Natur mikrobiellen Lebens sowie die komplexen Wechselwirkungen zwischen Fluiden, Mikroorganismen und Mineralien kodieren. Zudem wird betont, dass die geobiologische Interpretation dieser Aufzeichnungen herausfordernd ist und die konzentrierte Anwendung analytischer und experimenteller Methoden aus verschiedenen Bereichen erfordert, einschließlich Geologie, Mineralogie, Geochemie und Mikrobiologie. Gut koordinierte multidisziplinäre Studien ermöglichen es uns, die Bildung und Erhaltung mikrobieller Biosignaturen in Tiefsee-Hydrothermal-Sulfidsystemen zu verstehen und so dabei zu helfen, die grundlegende Geobiologie alter Umgebungen zu entschlüsseln. Dies wiederum ist entscheidend für die Rekonstruktion der Entstehung und frühen Evolution des Lebens auf der Erde und die Suche nach Leben anderswo im Universum.

@article{doi101111gbi12539,
    author = "Runge, Eric und Mansor, Muammar und Kappler, Andreas und Duda, Jan‐Peter",
    title = "Mikrobielle Biosignaturen in alten Tiefsee-Hydrothermal-Sulfiden",
    year = "2022",
    journal = "Geobiology",
    abstract = "Tiefsee-Hydrothermalsysteme bieten ideale Bedingungen für präbiotische Reaktionen und alte metabolische Pfade und könnten daher eine entscheidende Rolle bei der Entstehung des Lebens gespielt haben. Um diese Rolle besser zu verstehen, ist es von entscheidender Bedeutung, die grundlegenden Wechselwirkungen zwischen hydrothermalen Prozessen, unbelebter Materie und mikrobiellem Leben in der tiefen Zeit zu untersuchen. Die Verteilung und Vielfalt mikrobieller Gemeinschaften in alten Tiefsee-Hydrothermalsystemen sind jedoch noch schlecht eingeschränkt, sodass evolutionäre und ökologische Beziehungen unklar bleiben. Ein wichtiger Grund dafür ist das unzureichende Verständnis der Bildung diagnostischer mikrobieller Biosignaturen in solchen Umgebungen und ihrer Erhaltung über geologische Zeiträume hinweg. Dieser Beitrag konzentriert sich auf mikrobielle Biosignaturen in präkambrischen Tiefsee-Hydrothermal-Sulfidablagerungen. Mit dem Ziel, eine wertvolle Ressource für Wissenschaftler aus allen Naturwissenschaften bereitzustellen, deren Forschung sich mit dem Ursprung des Lebens befasst, führen wir zunächst verschiedene Arten von Biosignaturen ein, die über geologische Zeitskalen erhalten bleiben können (Gesteinsstrukturen und -texturen, Mikrofossilien, Mineralausfällungen, kohlenstoffhaltige Materie, Spurenelemente und isotopengeochemische Signaturen). Anschließend besprechen wir ausgewählte Berichte über Biosignaturen aus präkambrischen Tiefsee-Hydrothermal-Sulfidablagerungen und deren geobiologische Bedeutung. Unsere Übersicht zeigt, dass präkambrische Hydrothermal-Sulfidablagerungen potenziell wertvolle Informationen über Umweltbedingungen, das Vorhandensein und die Natur mikrobiellen Lebens sowie die komplexen Wechselwirkungen zwischen Fluiden, Mikroorganismen und Mineralien kodieren. Zudem wird betont, dass die geobiologische Interpretation dieser Aufzeichnungen herausfordernd ist und die konzentrierte Anwendung analytischer und experimenteller Methoden aus verschiedenen Bereichen erfordert, einschließlich Geologie, Mineralogie, Geochemie und Mikrobiologie. Gut koordinierte multidisziplinäre Studien ermöglichen es uns, die Bildung und Erhaltung mikrobieller Biosignaturen in Tiefsee-Hydrothermal-Sulfidsystemen zu verstehen und so dabei zu helfen, die grundlegende Geobiologie alter Umgebungen zu entschlüsseln. Dies wiederum ist entscheidend für die Rekonstruktion der Entstehung und frühen Evolution des Lebens auf der Erde und die Suche nach Leben anderswo im Universum.",
    url = "https://doi.org/10.1111/gbi.12539",
    doi = "10.1111/gbi.12539",
    openalex = "W4311663556",
    references = "doi1010160016703784900899, doi101016jearscirev200810005, doi101038384055a0, doi101038nature14447, doi101038s4157901901589, doi101046j13653091200000003x, doi10108001490450490438757, doi101126science2735277924, doi101126science7008198, doi102475ajs26811, doi105860choice300286, reitner2011microbial"
}

@incollection{stal2023microbial,
    author = "Stal, Lucas J.",
    title = "Mikrobenmatte",
    year = "2023",
    booktitle = "Enzyklopädie der Astrobiologie",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-3-662-65093-6\_5085",
    doi = "10.1007/978-3-662-65093-6\_5085",
    openalex = "W4385306023",
    pages = "1913-1917",
    references = "doi101016jearscirev200810005, doi101016s0012825202001587, doi101016s025462991531156x, doi101073pnas97136947, doi101111j146981371995tb03051x, doi1023071543552"
}

Stromatolithen lassen sich bis auf ∼3,5 Milliarden Jahre zurückverfolgen. Sie waren an den Küsten alter Ozeane und Meere weit verbreitet. Heute sind sie jedoch selten, und grundlegende Informationen darüber, wie diese einzigartigen karbonatischen Strukturen entstanden, fehlen. Hier untersuchen wir die ungewöhnlich dicken (3-5 cm) Biofilme des 79,2 °C warmen Abflusses aus dem Köröm-Thermalbrunnen (Ungarn) und zeigen, dass die karbonatische Architektur ihrer mikrobiellen Matte ähnlichen fossilisierten mikrodigitaten Stromatolithen entspricht. Unsere Beobachtungen enthüllen in der roten Biofilm vertikal ausgerichtete faserige Mineralfasern, die typisch für Stromatolithen sind, sowie in der grünen Biofilm verklumpte Mesostrukturen, die typisch für Thrombolithe sind. Diese Schichten enthalten karbonatische Peloiden und zeigen Netzwerkstrukturen, die von filamentösen Mikroben gebildet werden. Die auf dem 16S rRNA-Gen basierende Amplicon-Sequenzierung deutet darauf hin, dass zahlreiche unbeschriebene Taxa zur karbonatischen Mineralisierung beitragen können. Die Biofilme enthalten reichlich die Phyla Bacteroidota, Pseudomonadota und Cyanobacteria. Geitlerinema PCC-8501 und Raineya sind charakteristisch für die grüne Biofilm, während unkultivierte Oxyphotobakterien, unc. Saprospiraceae und unc. Cytophagales in der roten Biofilm reichlich vorhanden sind. Ein wasserstoffoxidierender Hydrogenobacter innerhalb des Phylums Aquificota sowie unklassifizierte Bakterien zusammen mit dem Phylum Deinococcota dominieren die Wasser- und Karbonatproben. Die morphologische Struktur und die taxonomische Zusammensetzung des Köröm-Biofilms stellen eine einzigartige Darstellung der Entwicklungsprozesse von mikrobiolithischen Formationen dar.

@article{doi101038s41598025901750,
    author = "Makk, Judit und Németh, Ábel Csongor und Tóth, Erika und Németh, Péter und Kovács, Ivett und Demény, Attila und Sipos, György und Borsodi, Andrea K. und Lange-Enyedi, Nóra Tünde",
    title = "Aktiv gebildete mikrobielle Matten liefern Einblicke in die Entwicklung von mikrodigitaten Stromatolithen",
    year = "2025",
    journal = "Scientific Reports",
    abstract = "Stromatolithen lassen sich bis auf ∼3,5 Milliarden Jahre zurückverfolgen. Sie waren an den Küsten alter Ozeane und Meere weit verbreitet. Heute sind sie jedoch selten, und grundlegende Informationen darüber, wie diese einzigartigen karbonatischen Strukturen entstanden, fehlen. Hier untersuchen wir die ungewöhnlich dicken (3-5 cm) Biofilme des 79,2 °C warmen Abflusses aus dem Köröm-Thermalbrunnen (Ungarn) und zeigen, dass die karbonatische Architektur ihrer mikrobiellen Matte ähnlichen fossilisierten mikrodigitaten Stromatolithen entspricht. Unsere Beobachtungen enthüllen in der roten Biofilm vertikal ausgerichtete faserige Mineralfasern, die typisch für Stromatolithen sind, sowie in der grünen Biofilm verklumpte Mesostrukturen, die typisch für Thrombolithe sind. Diese Schichten enthalten karbonatische Peloiden und zeigen Netzwerkstrukturen, die von filamentösen Mikroben gebildet werden. Die auf dem 16S rRNA-Gen basierende Amplicon-Sequenzierung deutet darauf hin, dass zahlreiche unbeschriebene Taxa zur karbonatischen Mineralisierung beitragen können. Die Biofilme enthalten reichlich die Phyla Bacteroidota, Pseudomonadota und Cyanobacteria. Geitlerinema PCC-8501 und Raineya sind charakteristisch für die grüne Biofilm, während unkultivierte Oxyphotobakterien, unc. Saprospiraceae und unc. Cytophagales in der roten Biofilm reichlich vorhanden sind. Ein wasserstoffoxidierender Hydrogenobacter innerhalb des Phylums Aquificota sowie unklassifizierte Bakterien zusammen mit dem Phylum Deinococcota dominieren die Wasser- und Karbonatproben. Die morphologische Struktur und die taxonomische Zusammensetzung des Köröm-Biofilms stellen eine einzigartige Darstellung der Entwicklungsprozesse von mikrobiolithischen Formationen dar.",
    url = "https://doi.org/10.1038/s41598-025-90175-0",
    doi = "10.1038/s41598-025-90175-0",
    openalex = "W4407568578",
    references = "doi101016jearscirev2019102921, doi101016jprecamres2021106496"
}

Die globalen Vereisungen der Kryogenium-Periode prägten die Evolution des Ökosystems der Erde tiefgreifend. Geochemische und phylogenetische Studien deuten auf eine aktive Biosphäre während der Kryogenium-Periode hin, die von Schlüsselinnovationen der Evolution begleitet wurde, obwohl Fossilienaufzeichnungen aus kryogenen Schichten begrenzt sind. In dieser Studie berichten wir über eine silifizierten Mikrofossilien-Assemblage aus der kryogenen Datangpo-Formation in einem interglazialen küstennahen Umfeld des Yangtze-Blocks, Südchina. Die Datangpo-Assemblage besteht hauptsächlich aus kokkoiden Mikrofossilien, die in drei morphologische Typen unterteilt sind, mit geringen Anteilen von fragmentierten fadenförmigen Formen. Morphologische und strukturelle Beobachtungen in Kombination mit Raman-spektroskopischer Analyse deuten darauf hin, dass diese Mikrofossilien-Assemblage eine planktonische mikrobielle Gemeinschaft darstellt, die von Cyanobakterien dominiert wird. Das außergewöhnlich silifizierte taphonomische Fenster in der Datangpo-Mikrofossilien-Assemblage bietet einen Schnappschuss der Primärproduzenten in einem küstennahen Umfeld zwischen den beiden globalen Vereisungen der Kryogenium-Periode.

@article{doi101111gbi70034,
    author = "Ouyang, Qing und Zhou, Chuanming und Lang, Xianguo und Qu, Yuangao und Shi, Hongyi und Sun, Yunpeng und Chen, Zhe",
    title = "A Flourishing Planktonic Microbial Community in an Interglacial Offshore Environment: Silicified Microfossils From the Cryogenian Datangpo Formation, South China",
    year = "2025",
    journal = "Geobiology",
    abstract = "Die globalen Vereisungen der Kryogenium-Periode prägten die Evolution des Ökosystems der Erde tiefgreifend. Geochemische und phylogenetische Studien deuten auf eine aktive Biosphäre während der Kryogenium-Periode hin, die von Schlüsselinnovationen der Evolution begleitet wurde, obwohl Fossilienaufzeichnungen aus kryogenen Schichten begrenzt sind. In dieser Studie berichten wir über eine silifizierten Mikrofossilien-Assemblage aus der kryogenen Datangpo-Formation in einem interglazialen küstennahen Umfeld des Yangtze-Blocks, Südchina. Die Datangpo-Assemblage besteht hauptsächlich aus kokkoiden Mikrofossilien, die in drei morphologische Typen unterteilt sind, mit geringen Anteilen von fragmentierten fadenförmigen Formen. Morphologische und strukturelle Beobachtungen in Kombination mit Raman-spektroskopischer Analyse deuten darauf hin, dass diese Mikrofossilien-Assemblage eine planktonische mikrobielle Gemeinschaft darstellt, die von Cyanobakterien dominiert wird. Das außergewöhnlich silifizierte taphonomische Fenster in der Datangpo-Mikrofossilien-Assemblage bietet einen Schnappschuss der Primärproduzenten in einem küstennahen Umfeld zwischen den beiden globalen Vereisungen der Kryogenium-Periode.",
    url = "https://doi.org/10.1111/gbi.70034",
    doi = "10.1111/gbi.70034",
    openalex = "W4414573129",
    references = "doi105710amgh210420203331"
}

@misc{crossrefNonemicrobial,
    title = "Mikrobielle Matten",
    year = "None",
    booktitle = "SpringerReference",
    url = "https://doi.org/10.1007/springerreference\_223242",
    doi = "10.1007/springerreference\_223242",
    openalex = "W4241511283"
}