תעלומה מימי קדם

לפני 252 מיליון שנה, בשלהי תקופת הפרם (תור בעידן הפָּלֵיאוֹזוֹאיקון), התרחש על פני כדור הארץ אירוע שגרם להכחדתם של כ־90 אחוז מהיצורים הגדולים שחיו אז על פניו, וכל זה בתוך זמן קצר יחסית – 20 אלף שנה. הכחדה זו מכונה "ההכחדה הגדולה של הפֶּרם".   

מה גרם להכחדה העצומה הזאת? האם אסטרואיד פגע בכדור הארץ (כמו זה שגרם להכחדת הדינוזאורים לפני 65 מיליון שנה)? האם הייתה התפרצות וולקנית לא שגרתית? הגאוכימאים והפליאוביולוגים מחפשים זה שנים עדויות כימיות וביולוגיות שיסבירו את הגורם להכחדה, וייתכן שהפעם הם מצאו אותו.

עד לאחרונה חשבו החוקרים שהרי געש שפעלו באותה תקופה, ושהיום נמצאים בסיביר, פלטו את גזי החממה מתאן ופחמן דו חמצני – תופעה שתועדה בסלעים בשיאקו שבסין מאותה תקופה. העלייה בריכוזים של שני הגזים גרמה גם להתחממות כדור הארץ וגם לירידה ב־pH )כלומר לעלייה בחומציות) של מי האוקיינוסים – שילוב שקטל את כל אותם יצורים.

האם יש קשר בין ההכחדה של הדינוזוארים להכחדה הגדולה של הפרם?
צילום: שאטרסטוק

צוות מחקר בראשותו של דן רותמן (Rothman) מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) ביצע בדיקה מחודשת של הנתונים שנאספו מהסלעים הסיניים. על פי התוצאות הגורם אמנם קשור בהתפרצות הוולקנית הסיבירית, אך הוא שונה וממקור ביולוגי. כשיש אירוע וולקני – משמעותי ככל שיהיה – צפויה עלייה פתאומית בריכוזי גזי החממה ואחריה דעיכה הדרגתית לאורך זמן – אך הסלעים "דיווחו", בניגוד למצופה, על עלייה הדרגתית ממושכת לאורך זמן. עלייה מתמשכת לא יכולה להיות תוצאה של התפרצות וולקנית, אלא פרי יצורים חיים שמתרבים. החוקרים משערים שמדובר בארכאונים מייצרי מתאן מהסוג Methanosarcina, שקיבלו באותה תקופה מחיידקים צלוליטיים (מפרקי תאית) שני גנים המאפשרים להם שימוש בחומצה אצטית. כך נוצר מסלול ייחודי להם, שבו נוצר מתאן מאצטט (Acetoclastic methanogenesis). החוקרים סבורים שההתפרצות הוולקנית העלתה את ריכוז המתכת ניקל – שהיא גורם מגביל בגידול הארכאונים באוקיינוסים – וזה מה שאִפשר את שגשוגם המהיר. דבר זה גרם לעלייה בריכוז המתאן, וכשחלקו הגיב עם החמצן המומס במים, הדבר גרם לאנוקסיה (מחסור בחמצן זמין) וליצירת פחמן דו חמצני. גופות היצורים הגדולים שמתו כתוצאה מכך, גם במים וגם ביבשה, שימשו אף הם כמקום גידול לארכאונים המתאנוגנים שייצרו מתאן נוסף – מה שהגביר את התוצא בצורת לולאה במנגנון של משוב חיובי.

ארכאוני Methanosarcina (הנקראים על פי הצורה שבה הם נצפים במיקרוסקופ – בצברים של שמיניות, Sarcina – ועל שם המתאן שהם מייצרים) נפוצים מאוד גם היום בבתי גידול שונים בעולם, רגילים וקיצוניים: בארובות הידרותרמיות, בביוב, במי התהום, במערכות עיכול של בעלי חיים צמחוניים ועוד. הם מסוגלים לחיות בתנאים אל אווירניים, בטמפרטורות גבוהות ובחומציות חזקה.

כדי לאשש את ההשערה הזאת יש לבדוק את חתימות המתאן והפחמן הדו חמצני גם בסלעים אחרים מאותה תקופה, במקומות אחרים ברחבי העולם.

זו לא פעם ראשונה (וכנראה גם לא אחרונה) שלחיידקים בעלי מסלול מטבולי ייחודי יש השפעה משמעותית על הביוספרה. אך נמתין לאישוש התוצאות…