Il periodo peggiore per essere vivi nella storia della Terra è senza dubbio la fine del Permiano, circa 250 milioni di anni fa. È il periodo in cui ha avuto luogo il più grande evento di estinzione mai registrato, uccidendo il 97% di tutte le specie, un evento così grave che è stato chiamato La Grande Morte.
Questo evento è stato generalmente attribuito a massicce eruzioni vulcaniche che hanno avuto luogo nello stesso periodo. Ma ora, in una nuova analisi, i ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) sostengono che l’evento di estinzione di massa potrebbe essere stato istigato da microbi. Questi microbi hanno portato a una perturbazione del ciclo del carbonio che ha causato shock ambientali, come il riscaldamento globale e l’acidificazione degli oceani. Gli shock hanno spazzato via un gran numero di specie in un periodo di decine di migliaia di anni – un blip su scala geologica.
Sembrava la fine dei tempi
L’estinzione del Permiano, avvenuta circa 250 milioni di anni fa, è il più grave dei cinque eventi di estinzione di massa conosciuti. Uccise gli ultimi trilobiti – una specie marina resistente che era sopravvissuta a due precedenti estinzioni di massa. Mentre le piante terrestri sopravvissero, quasi tutte le foreste scomparvero. Peggio ancora, è l’unico evento di estinzione conosciuto in cui nemmeno gli insetti sono stati risparmiati.
Per un evento di queste dimensioni, molte cose avrebbero dovuto andare male. All’epoca il mondo era costituito da un unico supercontinente chiamato Pangea. Questa grande massa terrestre, alterando la dinamica del ciclo del carbonio con le placche in subduzione, potrebbe aver spinto le temperature globali ai massimi livelli mai raggiunti.
Poi, nel corso di circa un milione di anni, enormi eruzioni in Siberia hanno creato dei basalti che coprono un’area grande circa sette volte la Francia. Questo potrebbe aver spinto l’ambiente oltre un punto critico, inviando ancora più anidride carbonica nell’atmosfera. Questo avrebbe causato l’acidificazione degli oceani, uccidendo più vita marina, e il riscaldamento, rilasciando metano congelato. Il risultato di tutto questo sarebbe stato un clima “in fuga” che continuava a riscaldarsi e a rimuovere più ossigeno dall’ambiente.
Il potente microbo
Ma Daniel Rothman del MIT pensa che i conti non tornano. “I cambiamenti nel ciclo del carbonio a livello globale sono difficili da conciliare solo con l’attività vulcanica in Siberia”, ha detto.
I suoi calcoli, appena pubblicati nei Proceedings of the National Academy of Sciences, suggeriscono che qualcos’altro deve aver causato la fuga. Un’ipotesi era che la vita microbica potesse esserne responsabile.
“Questa ipotesi non è così oltraggiosa come sembra. Dopo tutto, circa 2,4 miliardi di anni fa, sono stati i microbi sotto forma di cianobatteri a dare alla nostra atmosfera tutto il suo ossigeno”, ha aggiunto Rothman. Quel periodo, chiamato il Grande Evento di Ossigenazione, ha anche ucciso la maggior parte degli organismi che erano adattati alla mancanza di ossigeno e ha iniziato uno dei più lunghi periodi di freddo nella storia della Terra. Quindi i microbi possono certamente avere un impatto globale.
Con i colleghi del MIT, Rothman ha esaminato la storia evolutiva della Terra e ha individuato l’ascesa di un particolare tipo di microbo che si è verificato intorno al tempo della Grande Moria. Quel microbo, chiamato Methanosarcina, aveva la capacità di digerire la materia organica per produrre metano. (I biologi molecolari del MIT hanno dimostrato che la Methanosarcina ha evoluto questa capacità grazie al trasferimento di un singolo gene dalla classe di batteri Clostridia.)
Rothman sapeva che il processo chimico coinvolto nella creazione del metano dipendeva dal metallo nichel. Andò a cercare le prove che la Methanosarcina prosperava all’epoca nello strato sedimentario della regione cinese di Meishan. Se l’ambiente a quel tempo aveva più nichel del normale, allora i sedimenti ne avrebbero tenuto traccia.
Rothman ha scelto la regione di Meishan per cercare il nichel perché è una regione particolarmente ben studiata. I suoi strati sedimentari sono stati usati per marcare e standardizzare diversi periodi della storia geologica della Terra, e coprono il periodo della Grande Morte.
La ricerca ebbe successo. C’era effettivamente una maggiore quantità di nichel nei sedimenti depositati durante quel periodo. I Metanosarcina non sarebbero stati solo efficaci nel creare metano – avrebbero prosperato.
Il nichel, suggerisce Rothman, sarebbe stato aggiunto agli oceani, dove i Methanosarcina vivevano e crescevano, dalla continua attività vulcanica che si verificava in Siberia. La crescente quantità di nichel, trasportata dalle correnti oceaniche, avrebbe permesso a più Methanosarcina di convertire la materia organica in metano, che sarebbe stato convertito in anidride carbonica attraverso reazioni con l’ossigeno. Questo avrebbe significato un aumento delle temperature globali e un’acidificazione degli oceani. Quest’ultima si sarebbe combinata con la perdita di ossigeno (utilizzato per creare l’anidride carbonica) per accelerare l’estinzione negli oceani. E gli organismi morti avrebbero fornito alla Metanosarcina più materia organica da digerire.
In breve, un’innovazione microbica potrebbe aver rovesciato l’equilibrio per causare la Grande Morte.
Marc Reichow dell’Università di Leicester rimane scettico su questi risultati. Sostiene che non ci sono prove che l’aumento di nichel provenga dai vulcani siberiani. Rothman è d’accordo che i dati attuali non possono identificare la fonte del nichel.
“Questa è un’ipotesi interessante, ma penso che la Grande Morte sia stata l’opera di molti ‘meccanismi di uccisione’ piuttosto che un singolo meccanismo suggerito qui”, ha detto Reichow.
C’è anche un dubbio sul periodo esatto in cui Methanosarcina si è effettivamente evoluta. Le tecniche attuali per stimare le sue origini basate sulle differenze di sequenza del DNA hanno un enorme margine di errore, il che significa che potrebbe essere stato ben prima o dopo il Grande Morto.
Rothman ammette che ci sono dei limiti. “Crediamo che il vulcanismo da solo non possa aver causato questo evento di estinzione. Invece, quello che abbiamo fatto è stato ampliare la conversazione suggerendo che è possibile che i microbi possano aver causato l’evento.”
“Le implicazioni per oggi sono che ci sono molti modi in cui le fluttuazioni naturali possono avvenire nel ciclo del carbonio sulla Terra. Quando si studiano i cambiamenti che avvengono ora nel ciclo del carbonio, dovremmo cercare di prenderne in considerazione il maggior numero possibile per fare previsioni future.”
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