Pahin aika elää maapallon historiassa on kiistatta loppupermikausi noin 250 miljoonaa vuotta sitten. Se on ajanjakso, jolloin tapahtui kaikkien aikojen suurin mitattu sukupuuttoon kuoleminen, joka tappoi 97 prosenttia kaikista lajeista ja jota on kutsuttu niin vakavaksi tapahtumaksi, että sitä on kutsuttu suureksi kuolemaksi.
Tästä tapahtumasta on yleensä syytetty samaan aikaan tapahtuneita massiivisia tulivuorenpurkauksia. Mutta nyt Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) tutkijat väittävät uudessa analyysissään, että massasukupuuttotapahtuma saattoi olla mikrobien käynnistämä. Nämä mikrobit johtivat hiilen kiertokulun häiriintymiseen, joka aiheutti ympäristöhäiriöitä, kuten ilmaston lämpenemisen ja valtamerten happamoitumisen. Shokit hävittivät lajeja suuressa määrin kymmenien tuhansien vuosien aikana – geologisella mittakaavalla mitattuna häivähdys.
Tuntui kuin ajan loppu
Permian ajan lopun sukupuuttoon kuoleminen, joka tapahtui noin 250 miljoonaa vuotta sitten, on vakavin viidestä tunnetusta joukkosukupuutostapahtumasta. Se tappoi viimeiset trilobiitit – sitkeän merilajin, joka oli selvinnyt kahdesta edellisestä joukkosukupuutosta. Vaikka maakasvit jäivät henkiin, lähes kaikki metsät katosivat. Mikä pahinta, se on ainoa tunnettu sukupuuttotapahtuma, jossa edes hyönteiset eivät säästyneet.
Että näin suuri tapahtuma olisi voinut tapahtua, monien asioiden olisi pitänyt mennä pieleen. Tuolloin maailma koostui yhdestä superkontinentista nimeltä Pangea. Muuttamalla hiilen kiertokulun dynamiikkaa subdusoivien mannerlaattojen kanssa tämä suuri maamassi on saattanut nostaa maapallon lämpötilan korkeimmaksi, mitä se on koskaan ollut.
Sitten noin miljoonan vuoden aikana Siperiassa tapahtuneet valtavat purkaukset synnyttivät basaltteja, jotka peittivät noin seitsemän kertaa Ranskan kokoisen alueen. Tämä saattoi työntää ympäristön yli käännekohdan lähettämällä ilmakehään vielä enemmän hiilidioksidia. Tämä olisi aiheuttanut valtamerten happamoitumisen, mikä olisi tappanut lisää meren elämää, ja lämpenemisen, mikä olisi vapauttanut jäätynyttä metaania. Kaiken tämän lopputuloksena olisi ollut ”karannut” ilmasto, joka olisi kuumennut jatkuvasti ja poistanut ympäristöstä yhä enemmän happea.
Mahtava mikrobi
Mutta Daniel Rothman MIT:stä on sitä mieltä, että luvut eivät täsmää. ”Hiilen kiertokulun muutoksia maailmanlaajuisesti on vaikea sovittaa yhteen vain Siperian tulivuoritoiminnan kanssa”, hän sanoi.
Hänen laskelmansa, jotka julkaistiin juuri Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä, viittasivat siihen, että jonkin muun on täytynyt aiheuttaa karkaaminen. Yksi hypoteesi oli, että mikrobielämä saattoi olla siitä vastuussa.
”Tämä hypoteesi ei ole niin törkeä kuin miltä se näyttää. Loppujen lopuksi noin 2,4 miljardia vuotta sitten juuri mikrobit syanobakteerien muodossa antoivat ilmakehällemme kaiken hapen”, Rothman lisäsi. Tuo ajanjakso, jota kutsutaan suureksi hapettomaksi tapahtumaksi, tappoi myös useimmat hapenpuutteeseen sopeutuneet eliöt ja aloitti yhden maapallon historian pisimmistä kylmistä kausista. Mikrobeilla voi siis varmasti olla maailmanlaajuisia vaikutuksia.
Kollegoidensa kanssa MIT:ssä Rothman tutki maapallon evoluutiohistoriaa ja havaitsi tietynlaisen mikrobityypin nousun, joka tapahtui suuren kuoleman aikaan. Tällä Methanosarcina-nimisellä mikrobilla oli kyky pilkkoa orgaanista ainetta metaanin tuottamiseksi. (MIT:n molekyylibiologit ovat osoittaneet, että Methanosarcina kehittyi tähän kykyyn yhden ainoan geenin siirron ansiosta Clostridia-bakteeriluokasta.)
Rothman tiesi, että metaanin syntyyn liittyvä kemiallinen prosessi oli riippuvainen metallista nikkeli. Hän lähti etsimään todisteita siitä, että Methanosarcina kukoisti tuolloin Kiinan Meishanin alueen sedimenttikerroksessa. Jos tuon ajan ympäristössä olisi ollut normaalia enemmän nikkeliä, sedimentteihin olisi jäänyt siitä merkintä.
Rothman valitsi Meishanin alueen nikkelin etsimiseen, koska se on erityisen hyvin tutkittu alue. Sen sedimenttikerroksia on käytetty merkitsemään ja vakioimaan maapallon geologisen historian eri aikakausia, ja ne kattavat suuren kuoleman ajanjakson.
Etsintä onnistui. Tuona aikana kerrostuneissa sedimenteissä oli todellakin suurempi määrä nikkeliä. Methanosarcina ei olisi vain ollut tehokas tuottamaan metaania – se olisi kukoistanut.
Nikkeliä, Rothman ehdottaa, olisi lisätty valtameriin, joissa Methanosarcina eli ja kasvoi, Siperiassa tapahtuneen jatkuvan tulivuoritoiminnan seurauksena. Merivirtojen kuljettaman nikkelin kasvava määrä olisi mahdollistanut sen, että yhä useammat Methanosarcina-lajit olisivat voineet muuntaa orgaanista ainetta metaaniksi, joka sitten hapen kanssa tapahtuvien reaktioiden kautta muuttuisi hiilidioksidiksi. Tämä olisi merkinnyt maapallon lämpötilan nousua ja valtamerten happamoitumista. Jälkimmäinen olisi yhdistettynä hapen menetykseen (joka käytettiin hiilidioksidin muodostamiseen) nopeuttanut sukupuuttoa valtamerissä. Ja kuolleet organismit olisivat tarjonneet Methanosarcinalle lisää orgaanista ainesta sulatettavaksi.
Lyhyesti sanottuna, mikrobiologinen innovaatio on saattanut kaataa tasapainon aiheuttaen Suuren Kuoleman.
Leicesterin yliopistossa työskentelevä Marc Reichow suhtautuu näihin tuloksiin edelleen epäilevästi. Hänen mukaansa ei ole todisteita siitä, että lisääntynyt nikkeli olisi peräisin Siperian tulivuorista. Rothman on samaa mieltä siitä, että nykyisillä tiedoilla ei voida tunnistaa nikkelin lähdettä.
”Tämä on mielenkiintoinen hypoteesi, mutta uskon, että Suuri Kuolema oli pikemminkin monien ”tappomekanismien” teko kuin tässä ehdotettu yksittäinen mekanismi”, Reichow sanoi.
Epäilyksiä herättää myös se, millä ajanjaksolla Methanosarcina todella kehittyi. Nykyisillä tekniikoilla sen alkuperän arvioimiseksi DNA-sekvenssien erojen perusteella on valtava virhemarginaali, mikä tarkoittaa, että se on voinut syntyä paljon ennen tai jälkeen suuren kuoleman.
Rothman myöntää, että rajoituksia on. ”Uskomme, että pelkkä vulkanismi ei olisi voinut aiheuttaa tätä sukupuuttoa. Sen sijaan olemme laajentaneet keskustelua ehdottamalla, että on mahdollista, että mikrobit ovat voineet aiheuttaa sen.”
”Vaikutukset nykypäivään ovat, että maapallon hiilenkierrossa voi tapahtua luonnollisia vaihteluita monin tavoin. Kun tutkimme hiilenkierrossa nyt tapahtuvia muutoksia, meidän pitäisi yrittää ottaa huomioon mahdollisimman monet niistä, jotta voimme tehdä tulevaisuuden ennusteita.”