Methaanbacterie oorzaak grootste massa-extinctie

Onderzoekers van het MIT denken een bewijs te hebben gevonden voor de grootste massa-extinctie in de geologische geschiedenis, die 252 miljoen jaar geleden plaatsvond. Toen stierf 90 procent van het zeeleven uit en driekwart van het leven op land. Een nieuwe verklaring is een explosie van methaanproducerende bacteriën in de oceanen die tot verzuring van het oceaanwater en opwarming van de atmosfeer leidde.

door

Van de vijf grootste massa-extincties die de wereld heeft gekend, moet de overgang van Perm naar Trias de meeste impact op het leven op aarde gehad hebben. Anders dan de massa-extinctie op de grens van Krijt en Paleogeen is de oorzaak van het uitsterven op de grens van Perm en Trias tot op heden niet duidelijk. Hypotheses lopen uiteen van grootschalig vulkanisme tot aan een meteorietinslag, zoals aan het einde van het Krijttijdperk het geval is geweest. De meest recente hypothese komt uit de koker van wetenschappers verbonden aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Zij denken dat methaanproducerende micro-organismen de hoofdschuldigen zijn.

Methanosarcina

Methanosarcina is een methaanproducerende bacterie die een kwart miljard jaar geleden is geëvolueerd. Broad Institute

Nikkel als katalysator

Deze bacteriën, Methanosarcina, zijn in staat grote hoeveelheden broeikasgassen te produceren, veel meer dan het gevolg van vulkanische erupties mogelijk zou zijn geweest. Methanosarcina is een kwart miljard jaar geleden ontstaan.

De hypothese dat vulkanisme een grote rol speelt in de Perm-Trias massa-extinctie is met dit idee niet geheel van de baan omdat het uit vulkanische gassen noodzakelijke nikkel een onmisbare katalysator is bij een snelle methaanproductie door bacteriën. De snelheid van dit chemische proces zou volgens de onderzoekers niet door geologische processen geëvenaard kunnen worden en moet dus wel een organische oorsprong hebben.

Bovendien zien de onderzoekers een gestage toename van koolstofverbindingen in het gesteente, terwijl een vulkanische oorsprong een toename en hierna een geleidelijke afname zou moeten laten zien.

Genetische verandering

De grootschalige opkomst van Methanosarcina in de wereldzeeën moet hebben geleid tot enorme hoeveelheden methaan en kooldioxide, zowel in de oceanen als in de atmosfeer, wat tot een grote klimaatverandering leidde. Geochemische signalen in het geanalyseerde gesteente, in China, laten zien dat er aan het einde van het Perm sprake was van drie condities die de Methanosarcina-hypothese ondersteunen: een snelle stijging van CO2 in de oceanen, een genetische verandering van de bacterie zodat deze in staat was efficiënter methaan te produceren en opvallend veel nikkel in aardlagen uit die periode.

Newsimage methane2

Vesteende aardlagen (afwisselend vulkanisch en kalk) in Meishan (China) die zijn afgezet tijdens de overgang van Perm naar Trias. Dit gesteente is door de MIT-onderzoekers geanalyseerd. Shuzhong Shen/MIT

Vooral die genetische verandering levert de geofysici een belangrijk nieuw bewijs. Want eind vorig jaar hadden de MIT-onderzoekers van het team van Daniel Rothman al een verband gelegd tussen het fenomeen van extreme methaanproductie door bacteriën en de massa-extinctie aan het einde van het Perm. Door het genoom van de microbe te onderzoeken blijkt nu ook dat die genetische verandering precies plaats moet hebben gevonden ten tijde van de overgang van Perm naar Trias, en kregen de onderzoekers hiermee een harder bewijs in handen.

Newsimage methane1

Geofysicus Daniel Rothman van het MIT voor de Xiakou-formatie in China die het einde van het Perm markeert. Dit gesteente is rijk aan uit vulkanische gassen afkomstig nikkel. MIT/Daniel Rothman

Gelijkenis met het Antropoceen

Methanosarcina zou ten tijde van de massa-extinctie een genetische verandering hebben ondergaan door een gen in zich op te nemen uit een ander micro-organisme. Het koolstof, dat de bacterie in methaan en kooldioxide omzette, was afkomstig uit oceaansedimenten.

Aardwetenschappers zien een recente gelijkenis met dit bijzondere fenomeen, waarbij een enkel organisme verantwoordelijk is voor een massa-extinctie die de gehele aarde omvat. Dat zou op dit moment, in het naar de mens genoemde Antropoceen, ook plaatsvinden door toedoen van een enkele soort, de Homo sapiens.

Maar het laatste woord over de Perm-Trias massa-extinctie zal hier zeker niet mee gezegd zijn. Want om een sluitend bewijs te halen uit een kwart miljard jaar oud gesteente is een bijna onwaarschijnlijke toer.

Bronnen en meer lezen: