Μικρόβια προκάλεσαν τη μεγαλύτερη εξαφάνιση των ειδών στη Γη. Microbes May Have Caused Earth's Biggest Extinction

Η μεγαλύτερη εξαφάνιση ειδών που γνωρίζουμε στον πλανήτη συνέβη στο τέλος της Πέρμιας περιόδου, πριν από περίπου 250 εκατομμύρια χρόνια, όταν το 96% των θαλάσσιων και το 7% των χερσαίων ειδών που ζούσαν τότε στη Γη εξαλείφθηκαν. A little over 250 million years ago, our planet experienced a mass extinction the likes of which have never been seen before or since. About 90% of all species were suddenly wiped out. And new study suggests it wasn't caused by an asteroid or super-volcano — but rather methane-spewing microbes. It's known as the Permian-Triassic Extinction Event. By the time it ended, some 96% of all marine animals were gone, and about 70% of terrestrial vertebrates. It's also the only known mass extinction of insects, in which some 57% of all families and 83% of all genera disappeared. Image: Chris Butler/science Photo

Η μαζικότερη εξαφάνιση των ειδών που γνώρισε ο πλανήτης - και η οποία θεωρείται ότι απείλησε σοβαρά το μέλλον της ζωής επάνω σε αυτόν - συντελέστηκε πριν από περίπου 252 εκατομμύρια χρόνια, στο τέλος της Πέρμιας περιόδου. Το γεγονός αυτό είναι γνωστό, αλλά δεν ισχύει το ίδιο για τις αιτίες που μπορεί να το προκάλεσαν. Μια ομάδα ερευνητών από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης υποδεικνύει ως «ένοχο» ένα είδος μικροοργανισμού το οποίο «δηλητηρίασε» την ατμόσφαιρα και τους ωκεανούς της Γης παράγοντας τεράστιες ποσότητες μεθανίου.

Ο «μεγάλος αφανισμός»

Οι τριλοβίτες ευημερούσαν στις θάλασσες της Γης επί εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, αλλά εξαφανίστηκαν για πάντα στον «μεγάλο αφανισμό» του τέλους της Πέρμιας περιόδου. A fossil of a trilobite, a horsecrab-like creature that thrived in the seas for hundreds of millions of years before becoming one of many kinds of animals wiped out in a mass extinction that befell the planet 252 million years ago, is shown in this handout photo provided by the University of Chicago. REUTERS/UNIVERSITY OF CHICAGO

Τα γεωλογικά στοιχεία που μαρτυρούν τη λεγόμενη Πέρμια-Τριασική εξαφάνιση - την οποία πολλοί αποκαλούν επίσης «μεγάλο αφανισμό» ή «μεγάλο θανατικό» - είναι πολλά. Σύμφωνα με αυτά, στο διάστημα λίγο πριν από το τέλος της Πέρμιας ως την αρχή της Τριασικής περιόδου, πριν από περίπου 252 εκατομμύρια χρόνια, το 96% των θαλάσσιων και το 70% των χερσαίων ειδών που ζούσαν τότε στη Γη εξαλείφθηκαν (το «χτύπημα», το οποίο σηματοδοτεί επίσης το όριο ανάμεσα στην Παλαιοζωική και στην Καινοζωική εποχή, ήταν τόσο μεγάλο ώστε υπολογίζεται ότι η ζωή χρειάστηκε 10 εκατομμύρια έτη για να ανακάμψει). Παράλληλα την ίδια εποχή σημειώθηκε δραματική μείωση των επιπέδων οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και στα νερά των ωκεανών.

Lava flows exposed near Norilsk, Russia, are part of the Siberian Traps, the largest set of volcanic eruptions in recorded geologic history.  Credit: Siberian lava flows image via Shutterstock

Αν και τα δύο συγκεκριμένα γεγονότα, τα οποία σε έναν βαθμό συνδέονται μεταξύ τους, είναι σαφή, τα ακριβή αίτια και οι μηχανισμοί που οδήγησαν σε αυτά δεν είναι γνωστά στην επιστήμη. Μια θεωρία υποστηρίζει ότι ο «μεγάλος αφανισμός», ο οποίος συντελέστηκε μέσα σε λιγότερο από 20.000 χρόνια, προκλήθηκε από μαζικές ηφαιστειακές εκρήξεις  οι οποίες διοχέτευσαν τεράστιες ποσότητες διοξειδίου του θείου και διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Το επιχείρημα αυτό φαίνεται να έχει μια λογική βάση, εφόσον την ίδια περίπου περίοδο σημειώθηκε ένα από τα μεγαλύτερα ηφαιστειακά «γεγονότα» των τελευταίων 500 εκατομμυρίων ετών, με δραστηριότητα η οποία υπολογίζεται ότι διήρκεσε ένα εκατομμύριο χρόνια και οδήγησε στον σχηματισμό των «Σκαλιών της Σιβηρίας», μιας περιοχής από ηφαιστειογενή πετρώματα έκτασης 2 εκατ. τ.χλμ. στα βόρεια της Ρωσίας. Δεν πείθει όμως απόλυτα τους επιστήμονες καθώς πολλοί υποστηρίζουν ότι η ηφαιστειακή δραστηριότητα δεν αρκεί από μόνη της για να εξηγήσει την τόσο εκτεταμένη εξαφάνιση των ειδών που ακολούθησε.

The Permian extinction, which occurred around 250 million years ago, was one of the biggest catastrophes that caused a majority of the land and aquatic species to become extinct. Pictured is the fossil skull of Dinogorgon Rubidgei, which did not survive the Permian extinction.

Σύμφωνα με μια άλλη άποψη, η παρακμή της ζωής ξεκίνησε εξαιτίας της υποβάθμισης του περιβάλλοντος αλλά η χαριστική βολή ήρθε... εξ ουρανού, από μια βροχή αστεροειδών ή μετεώρων, ενώ μια τρίτη θεωρία μιλάει για καταστροφή από μαζικές πυρκαγιές. Μια τέταρτη ιδέα, τέλος, καταδεικνύει ως καίριο παράγοντα την απελευθέρωση μαζικών ποσοτήτων μεθανίου από τον βυθό των ωκεανών όπου ήταν παγιδευμένες.

Μικρόβια που λατρεύουν το νικέλιο

Methanosarcina: αυτός ο μικροοργανισμός που παράγει μεθάνιο θεωρείται ότι συνέβαλε σημαντικά στη μαζική εξαφάνιση των ειδών στο τέλος της Πέρμιας περιόδου. Climate-changing microbes, known as Methanosarcina (pictured), may have caused the biggest mass extinction in history.

Η μελέτη των επιστημόνων του ΜΙΤ, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS), έρχεται να προσφέρει στήριξη σε αυτή την τέταρτη θεωρία. Όπως υποστηρίζει, πράγματι τεράστιες ποσότητες μεθανίου εκλύθηκαν από τον ωκεανό στο όριο της Πέρμιας-Τριασικής περιόδου, αυτές όμως δεν απελευθερώθηκαν από τα βάθη του αλλά παρήχθησαν από μια μορφή μικροβίων. Πρόκειται για ένα είδος μονοκύτταρων μεθανογόνων οργανισμών γνωστό ως Methanosarcina, το οποίο θεωρείται ότι αποτελεί την «πηγή» του μεγαλύτερου μέρους των βιολογικής προέλευσης αποθεμάτων μεθανίου που υπάρχουν σήμερα στη Γη. Σύμφωνα με τα συμπεράσματα της νέας μελέτης, οι πληθυσμοί του συγκεκριμένου αρχαιοβακτηρίου πολλαπλασιάστηκαν ξαφνικά σε εκρηκτικό βαθμό εκείνη την περίοδο αλλάζοντας, με την άφθονη παραγωγή μεθανίου, δραματικά το κλίμα και τη χημεία των ωκεανών.

Η ομάδα των ερευνητών του ΜΙΤ, με επικεφαλής τον Ντάνιελ Ρόθμαν, εξετάζει το συγκεκριμένο ζήτημα εδώ και αρκετό καιρό - μια πρώτη παρουσίαση των ευρημάτων της είχε γίνει το 2012 στο ετήσιο συνέδριο της Αμερικανικής Γεωφυσικής Ένωσης, τώρα όμως η δημοσίευση στο «PNAS» συμπληρώνεται με νέες αναλύσεις. Οι επιστήμονες έχουν «χτίσει» σταδιακά την ιδέα τους βασιζόμενοι σε στοιχεία που προέρχονται από τρεις διαφορετικές «πλευρές». Πρώτον, οι γεωχημικές αναλύσεις τους δείχνουν ότι την εποχή του «μεγάλου θανατικού» το διοξείδιο του άνθρακα στους ωκεανούς αυξήθηκε με γεωμετρική πρόοδο (ή και ακόμη ταχύτερα). Δεύτερον, η ανάλυση του γονιδιώματος του Methanosarcina στην οποία προέβησαν δείχνει ότι το αρχαιοβακτήριο απέκτησε την ικανότητα να παράγει μεθάνιο περίπου την ίδια περίοδο, κάτι το οποίο, όπως αναφέρουν, σημαίνει ότι, αν συναντούσε τις κατάλληλες συνθήκες, θα μπορούσε να πολλαπλασιαστεί θεαματικά διασπώντας τα τεράστια αποθέματα οργανικού άνθρακα που υπήρχαν στα ιζήματα των ωκεανών.

Τα τρίτο στοιχείο, το οποίο οι συγγραφείς της μελέτης αποκαλούν «το τελευταίο κομμάτι του παζλ», βρίσκεται στο νικέλιο - ένα μέταλλο που αποτελεί τη βασική τροφή των συγκεκριμένων μικροοργανισμών - και βάζει επίσης στο παιχνίδι τη «θεωρία των ηφαιστείων» αλλά με διαφορετικό τρόπο. Νέες αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν σε ιζήματα της Πέρμιας-Τριασικής από την Κίνα έδειξαν ότι η παρουσία του νικελίου αυξήθηκε επίσης δραματικά μετά τις ηφαιστειακές εκρήξεις της Σιβηρίας. Η έντονη ηφαιστειακή δραστηριότητα εκείνης της περιόδου (η οποία είναι άλλωστε γνωστό ότι έχει παραγάγει μερικά από τα μεγαλύτερα κοιτάσματα νικελίου του πλανήτη) έδωσε, όπως υποστηρίζουν οι ερευνητές, στους πληθυσμούς του Methanosarcina το απαραίτητο «καύσιμο» για να «εκτοξευθούν». Η τεράστια αύξηση του μεθανίου που προέκυψε αύξησε απότομα τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στους ωκεανούς προκαλώντας την οξίνισή τους αλλά και στην ατμόσφαιρα αλλάζοντας ριζικά το κλίμα και το περιβάλλον του πλανήτη.