Den værste tid at være i live i Jordens historie er utvivlsomt slutningen af Perm for ca. 250 millioner år siden. Det er den periode, hvor den største nogensinde registrerede udryddelseshændelse fandt sted og dræbte 97 % af alle arter, en begivenhed så alvorlig, at den er blevet kaldt Den store uddøen.
Denne begivenhed har generelt fået skylden for de massive vulkanudbrud, der fandt sted på samme tid. Men nu hævder forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) i en ny analyse, at masseudryddelsen kan være blevet udløst af mikrober. Disse mikrober førte til en forstyrrelse af kulstofkredsløbet, som forårsagede miljøchok som f.eks. global opvarmning og forsuring af havene. Chokket udryddede arter i stort antal over en periode på titusindvis af år – et lillebitte øjeblik på geologiske skalaer.
Føltes som tidens ende
Den endelige Perm-udryddelse, der fandt sted for ca. 250 millioner år siden, er den alvorligste af de fem kendte masseudryddelsesbegivenheder. Den dræbte de sidste trilobitter – en hårdfør havart, der havde overlevet to tidligere masseudryddelser. Landplanter overlevede, men næsten alle skove forsvandt. Værre er det, at det er den eneste kendte udryddelsesbegivenhed, hvor selv insekter ikke blev skånet.
For at en begivenhed af denne størrelse kunne finde sted, skulle der være mange ting, der gik galt. På det tidspunkt bestod verden af et enkelt superkontinent kaldet Pangea. Denne store landmasse kan, ved at ændre dynamikken i den måde, hvorpå kulstof cykliseres med subducerende plader, have presset de globale temperaturer op på det højeste niveau, de nogensinde har været.
Så skabte enorme udbrud i Sibirien i løbet af omkring en million år basalter, der dækker et område, der var omkring syv gange så stort som Frankrig. Dette kan have skubbet miljøet over et vendepunkt ved at sende endnu mere kuldioxid ud i atmosfæren. Det ville have fået havene til at forsure, hvilket ville have dræbt mere marint liv, og til at varme op og frigive frossen metan. Resultatet af alt dette ville have været et “løbsk” klima, der blev ved med at varme op og fjerne mere ilt fra miljøet.
Den mægtige mikrobe
Men Daniel Rothman fra MIT mener ikke, at tallene stemmer overens. “Ændringerne i kulstofkredsløbet globalt set er vanskelige at forene med kun vulkansk aktivitet i Sibirien,” siger han.
Hans beregninger, der netop er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences, antydede, at noget andet må have forårsaget den løbsk begivenhed. En hypotese var, at mikrobielt liv kan have været ansvarlig for det.
“Denne hypotese er ikke så skandaløs, som den ser ud. For omkring 2,4 milliarder år siden var det trods alt mikrober i form af cyanobakterier, der gav vores atmosfære al dens ilt,” tilføjede Rothman. Denne periode, der kaldes den store ilthændelse, dræbte også de fleste organismer, der var tilpasset manglen på ilt, og indledte en af de længste kuldeperioder i Jordens historie. Så mikrober kan bestemt have en global indvirkning.
Med kolleger på MIT kiggede Rothman på Jordens udviklingshistorie og opdagede fremkomsten af en bestemt type mikrobe, som fandt sted omkring tidspunktet for den store døden. Denne mikrobe, kaldet Methanosarcina, havde evnen til at fordøje organisk materiale for at producere metan. (Molekylærbiologer på MIT har vist, at Methanosarcina udviklede denne evne takket være overførsel af et enkelt gen fra bakterieklassen Clostridia.)
Rothman vidste, at den kemiske proces, der var involveret i dannelsen af methan, var afhængig af metallet nikkel. Han gik på jagt efter beviser for, at Methanosarcina trivedes på det tidspunkt i sedimentlaget i Meishan-regionen i Kina. Hvis miljøet på det tidspunkt havde mere nikkel end normalt, så ville sedimenterne indeholde optegnelser af det.
Rothman valgte Meishan-regionen til at lede efter nikkel, fordi det er en særlig velundersøgt region. Dens sedimentære lag er blevet brugt til at markere og standardisere forskellige perioder i Jordens geologiske historie, og de dækker perioden for den store død.
Søgningen var vellykket. Der var faktisk en højere mængde nikkel i de sedimenter, der blev aflejret i denne periode. Methanosarcina ville ikke bare have været effektive til at skabe metan – de ville have blomstret.
Nikkelen, foreslår Rothman, ville være blevet tilført oceanerne, hvor Methanosarcina levede og voksede, af den kontinuerlige vulkanske aktivitet, der fandt sted i Sibirien. Den voksende mængde nikkel, der blev transporteret af havstrømme, ville have gjort det muligt for flere Methanosarcina at omdanne organisk materiale til metan, som ville blive omdannet til kuldioxid gennem reaktioner med ilt. Dette ville have betydet øgede globale temperaturer og forsuring af havene. Sidstnævnte ville sammen med tabet af ilt (der blev brugt til at skabe kuldioxid) have fremskyndet udryddelsen i havene. Og de døde organismer ville have givet Methanosarcina mere organisk materiale at fordøje.
Kort sagt kan en mikrobiel nyskabelse have tippet balancen omkuld og forårsaget den store uddøen.
Marc Reichow fra University of Leicester er fortsat skeptisk over for disse resultater. Han hævder, at der ikke er noget bevis for, at den øgede mængde nikkel stammer fra sibiriske vulkaner. Rothman er enig i, at de nuværende data ikke kan identificere kilden til nikkel.
“Det er en interessant hypotese, men jeg tror, at Great Dying var resultatet af mange “dræbermekanismer” snarere end blot en enkelt mekanisme, som foreslås her,” sagde Reichow.
Der er også tvivl om den nøjagtige periode, hvor Methanosarcina faktisk udviklede sig. De nuværende teknikker til at estimere dens oprindelse baseret på DNA-sekvensforskelle har en enorm fejlmargin, hvilket betyder, at det kunne være sket et godt stykke tid før eller efter den store døden.
Rothman indrømmer, at der er begrænsninger. “Vi mener, at vulkanisme alene ikke kan have forårsaget denne uddøen. I stedet har vi udvidet diskussionen ved at foreslå, at det er muligt, at mikrober kan have forårsaget det.”
“Implikationerne for i dag er, at der er mange måder, hvorpå naturlige udsving kan ske i Jordens kulstofkredsløb. Når vi studerer de ændringer, der sker i kulstofkredsløbet nu, bør vi forsøge at tage hensyn til så mange af disse som muligt for at kunne lave fremtidige forudsigelser.”