Nejhorším obdobím pro život v dějinách Země je bezesporu konec permu, tedy období před asi 250 miliony let. V tomto období došlo k vůbec největšímu zaznamenanému vymírání, při němž zahynulo 97 % všech druhů, události tak závažné, že byla nazvána Velkým vymíráním.
Zpravidla se tato událost dává za vinu mohutným sopečným erupcím, které probíhaly ve stejné době. Nyní však vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) v nové analýze tvrdí, že toto masové vymírání mohli vyvolat mikrobi. Tito mikrobi vedli k narušení koloběhu uhlíku, které způsobilo ekologické šoky, jako je globální oteplování a okyselování oceánů. Tyto otřesy vyhubily v průběhu desítek tisíc let velké množství druhů – v geologických měřítkách se jedná o zlomek času.
Pocit jako na konci času
Vymírání na konci permu, ke kterému došlo asi před 250 miliony let, je nejzávažnější z pěti známých událostí masového vymírání. Zahynul při něm poslední trilobit – odolný mořský druh, který přežil dvě předchozí masová vymírání. Suchozemské rostliny sice přežily, ale téměř všechny lesy zmizely. A co hůř, je to jediná známá událost vymírání, při níž nebyl ušetřen ani hmyz.
Aby došlo k události takového rozsahu, muselo by se pokazit mnoho věcí. V té době byl svět tvořen jediným superkontinentem zvaným Pangea. Tento velký pevninský masiv tím, že změnil dynamiku koloběhu uhlíku s podsouvajícími se deskami, mohl způsobit, že globální teploty byly nejvyšší, jaké kdy byly.
Poté, v průběhu asi milionu let, obrovské erupce na Sibiři vytvořily bazalty, které pokrývají území o rozloze asi sedmkrát větší než Francie. To mohlo posunout životní prostředí za bod zvratu tím, že se do atmosféry dostalo ještě více oxidu uhličitého. To by způsobilo okyselení oceánů, čímž by zahynulo více mořských živočichů, a jejich zahřátí, čímž by se uvolnil zmrzlý metan. Výsledkem toho všeho by bylo „zaběhnuté“ klima, které by se stále ohřívalo a odebíralo z prostředí více kyslíku.
Mocný mikrob
Ale Daniel Rothman z MIT si myslí, že čísla nesedí. „Změny v koloběhu uhlíku v celosvětovém měřítku jsou těžko slučitelné pouze se sopečnou činností na Sibiři,“ řekl.
Jeho výpočty, právě publikované v Proceedings of the National Academy of Sciences, naznačovaly, že událost úprku muselo způsobit něco jiného. Jednou z hypotéz bylo, že za to mohl být zodpovědný mikrobiální život.
„Tato hypotéza není tak pobuřující, jak se zdá. Vždyť před zhruba 2,4 miliardami let to byli právě mikrobi v podobě sinic, kteří dali naší atmosféře veškerý kyslík,“ dodal Rothman. Toto období, nazývané Velká okysličovací událost, také zahubilo většinu organismů, které byly přizpůsobeny nedostatku kyslíku, a zahájilo jedno z nejdelších chladných období v historii Země. Mikrobi tedy rozhodně mohou mít globální dopad.
Společně s kolegy z MIT se Rothman podíval na evoluční historii Země a všiml si vzestupu určitého typu mikrobů, ke kterému došlo v době Velkého umírání. Tento mikrob, nazývaný Methanosarcina, měl schopnost trávit organické látky za vzniku metanu. (Molekulární biologové z MIT prokázali, že Methanosarcina si tuto schopnost vyvinula díky přenosu jediného genu z bakterií třídy Clostridia.)
Rothman věděl, že chemický proces, který se podílí na vzniku metanu, závisí na kovu niklu. Vydal se hledat důkazy, že se Methanosarcině v té době dařilo v sedimentární vrstvě v oblasti Meishan v Číně. Pokud by se v tehdejším prostředí vyskytovalo více niklu, než je obvyklé, pak by se v sedimentech nacházel jeho záznam.
Rothman si pro hledání niklu vybral oblast Meishan, protože se jedná o mimořádně dobře prozkoumanou oblast. Jeho sedimentární vrstvy byly použity k označení a standardizaci různých období geologické historie Země a zahrnují období Velkého umírání.
Pátrání bylo úspěšné. V sedimentech usazených v tomto období bylo skutečně vyšší množství niklu. Methanosarcina by nebyla jen účinná při tvorbě methanu – vzkvétala by.
Podle Rothmana by se nikl do oceánů, kde Methanosarcina žila a rostla, dostal díky nepřetržité vulkanické činnosti probíhající na Sibiři. Rostoucí množství niklu, přenášené oceánskými proudy, by umožnilo většímu množství Methanosarcina přeměňovat organické látky na metan, který by se reakcemi s kyslíkem přeměnil na oxid uhličitý. To by znamenalo zvýšení globální teploty a okyselení oceánů. Ta by v kombinaci s úbytkem kyslíku (spotřebovaného při tvorbě oxidu uhličitého) urychlila vymírání v oceánech. A mrtvé organismy by poskytly Methanosarcině více organické hmoty k trávení.
Zkrátka, mikrobiální inovace mohla převrátit rovnováhu a způsobit Velké vymírání.
Marc Reichow z Leicesterské univerzity zůstává k těmto výsledkům skeptický. Tvrdí, že neexistuje žádný důkaz, že zvýšený obsah niklu pochází ze sibiřských sopek. Rothman souhlasí s tím, že současná data nedokážou určit zdroj niklu.
„Je to zajímavá hypotéza, ale myslím si, že Velké umírání bylo spíše dílem mnoha „mechanismů zabíjení“ než jen jediného zde navrženého mechanismu,“ řekl Reichow.
Pochybnosti panují také o přesném období, ve kterém se Methanosarcina skutečně vyvinula. Současné techniky odhadu jejího původu na základě rozdílů v sekvenci DNA mají obrovskou chybovost, což znamená, že to mohlo být dávno před nebo po velkém vymírání.
Rothman připouští, že existují omezení. „Domníváme se, že samotný vulkanismus nemohl tuto událost vymírání způsobit. Místo toho jsme rozšířili diskusi tím, že jsme naznačili, že je možné, že ji mohli způsobit mikrobi.“
„Důsledky pro dnešek jsou takové, že existuje mnoho způsobů, jakými může docházet k přirozeným výkyvům v zemském koloběhu uhlíku. Při studiu změn, k nimž dochází v koloběhu uhlíku v současnosti, bychom se měli snažit vzít v úvahu co nejvíce z nich, abychom mohli předpovídat budoucnost.“