A Föld történetének legrosszabb időszaka vitathatatlanul a 250 millió évvel ezelőtti perm végi időszak. Ebben az időszakban zajlott le a valaha feljegyzett legnagyobb kihalási esemény, amely az összes faj 97%-át elpusztította, és amely olyan súlyos volt, hogy a Nagy Kihalás nevet kapta.
Ezért az eseményért általában az akkor zajló hatalmas vulkánkitöréseket tették felelőssé. Most azonban egy új elemzésben a Massachusetts Institute of Technology (MIT) kutatói azt állítják, hogy a tömeges kihalási eseményt mikrobák idézhették elő. Ezek a mikrobák a szénkörforgás megzavarásához vezettek, ami olyan környezeti sokkhatásokat okozott, mint a globális felmelegedés és az óceánok elsavasodása. A megrázkódtatások több tízezer év alatt nagy számban irtották ki a fajokat – ez geológiai léptékkel mérve egy pillanat volt.
Az idők végezetének tűnt
A körülbelül 250 millió évvel ezelőtt lezajlott perm végi kihalás a legsúlyosabb az öt ismert tömeges kihalási esemény közül. Ez pusztította el az utolsó trilobitákat – egy szívós tengeri fajt, amely két korábbi tömeges kihalást is túlélt. A szárazföldi növények ugyan túlélték, de szinte az összes erdő eltűnt. Ami még ennél is rosszabb, ez az egyetlen ismert kihalási esemény, ahol még a rovarokat sem kímélte meg.
Egy ekkora esemény bekövetkezéséhez rengeteg dolognak kellett volna elromlania. Abban az időben a világ egyetlen szuperkontinensből, a Pangeából állt. Ez a nagy földtömeg, megváltoztatva a szén körforgásának dinamikáját a süllyedő lemezekkel, a globális hőmérsékletet a valaha volt legmagasabbra emelhette.
Ezután körülbelül egymillió év alatt a szibériai hatalmas kitörések olyan bazaltokat hoztak létre, amelyek Franciaország területének körülbelül hétszeresét borították. Ez még több szén-dioxidot juttatva a légkörbe még több szén-dioxidot juttatva a környezetet túllendíthette a fordulóponton. Ez az óceánok savasodását okozta volna, ami még több tengeri élőlényt pusztított volna el, és felmelegedtek volna, ami fagyott metánt szabadított volna fel. Mindennek a következménye egy “elszabadult” éghajlat lett volna, amely folyamatosan melegszik, és egyre több oxigént von el a környezetből.
A hatalmas mikroba
De Daniel Rothman az MIT-től úgy véli, hogy a számok nem stimmelnek. “A szénkörforgásban globálisan bekövetkezett változásokat nehéz összeegyeztetni csak a szibériai vulkáni tevékenységgel” – mondta.”
A Proceedings of the National Academy of Sciences című folyóiratban most közzétett számításai arra utaltak, hogy valami másnak kellett okoznia az elszabadult eseményt. Az egyik hipotézis az volt, hogy a mikrobiális élet lehetett ezért felelős.
“Ez a hipotézis nem olyan felháborító, mint amilyennek tűnik. Elvégre körülbelül 2,4 milliárd évvel ezelőtt mikrobák voltak azok a cianobaktériumok, amelyek a légkörünk minden oxigénjét adták” – tette hozzá Rothman. Ez a Nagy Oxigénhiányos Eseménynek nevezett időszak a legtöbb olyan élőlényt is elpusztította, amelyek alkalmazkodtak az oxigénhiányhoz, és a Föld történetének egyik leghosszabb hideg periódusa kezdődött. Tehát a mikrobáknak minden bizonnyal globális hatása lehet.
Az MIT munkatársaival együtt Rothman megvizsgálta a Föld evolúciós történetét, és kiszúrta egy bizonyos mikrobatípus felemelkedését, amely a Nagy Kihalálozás idején következett be. Ez a Methanosarcina nevű mikroba képes volt szerves anyagokat megemészteni és metánt termelni. (Az MIT molekuláris biológusai kimutatták, hogy a Methanosarcina ezt a képességet egyetlen génnek a Clostridia baktériumosztályból való átvitelének köszönhetően fejlesztette ki.)
Rothman tudta, hogy a metán létrehozásában részt vevő kémiai folyamat a fém nikkelre támaszkodik. Elment bizonyítékot keresni arra, hogy a Methanosarcina akkoriban virágzott a kínai Meishan régió üledékrétegében. Ha az akkori környezetben a normálisnál több nikkel volt, akkor az üledékekben ennek nyoma maradt.
Rothman azért választotta a Meishan régiót a nikkel keresésére, mert ez egy különösen jól tanulmányozott terület. Üledékrétegeit a Föld földtörténeti történelmének különböző korszakainak jelölésére és szabványosítására használták, és a Nagy Elhalálozás időszakát is átfogják.
A kutatás sikeres volt. Az ebben az időszakban lerakódott üledékekben valóban nagyobb mennyiségű nikkel volt. A Methanosarcina nemcsak a metán előállításában lett volna hatékony – hanem virágzott volna.
A nikkelt, javasolja Rothman, a Szibériában zajló folyamatos vulkáni tevékenység révén juttatták volna az óceánokba, ahol a Methanosarcina élt és növekedett. Az óceáni áramlatok által szállított növekvő mennyiségű nikkel lehetővé tette volna, hogy több Methanosarcina alakítsa át a szerves anyagot metánná, amely az oxigénnel való reakciók révén szén-dioxiddá alakul. Ez a globális hőmérséklet emelkedését és az óceánok savasodását jelentette volna. Ez utóbbi a (szén-dioxid előállításához felhasznált) oxigén elvesztésével együtt felgyorsította volna a kihalást az óceánokban. Az elpusztult élőlények pedig több szerves anyagot szolgáltattak volna a Methanosarcina számára, amit megemészthetnek.
Röviden, egy mikrobiális újítás billenthette fel az egyensúlyt, és okozhatta a nagy kihalást.
Marc Reichow a Leicesteri Egyetemen továbbra is szkeptikus ezekkel az eredményekkel kapcsolatban. Szerinte nincs bizonyíték arra, hogy a megnövekedett nikkelmennyiség a szibériai vulkánokból származik. Rothman egyetért azzal, hogy a jelenlegi adatok nem tudják azonosítani a nikkel forrását.
“Ez egy érdekes hipotézis, de úgy gondolom, hogy a Nagy Kihalás inkább sok “gyilkos mechanizmus” műve volt, mint egyetlen, itt javasolt mechanizmusé” – mondta Reichow.
Az is kétséges, hogy pontosan milyen időszakban fejlődött ki a Methanosarcina. A DNS-szekvencia különbségek alapján történő eredetbecslés jelenlegi technikái hatalmas hibahatárral rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy jóval a nagy kihalás előtt vagy utána is kialakulhatott.
Rothman elismeri, hogy vannak korlátok. “Úgy véljük, hogy a vulkanizmus önmagában nem okozhatta ezt a kihalási eseményt. Ehelyett azzal bővítettük a témát, hogy felvetettük, lehetséges, hogy mikrobák okozhatták.”
“A mai napra nézve az a következmény, hogy a Föld szénkörforgásában sokféleképpen történhetnek természetes ingadozások. Amikor a szénkörforgásban most bekövetkező változásokat tanulmányozzuk, meg kell próbálnunk ezek közül a lehető legtöbbet figyelembe venni, hogy jövőbeli előrejelzéseket tehessünk.”