作者:威尔·邓纳姆
华盛顿(路透社)——有时候,坏东西会以小包装出现。
一种向地球大气层喷射大量甲烷的微生物,在2.52亿年前引发了一场全球性的灾难,导致超过90%的海洋物种和70%的陆地脊椎动物灭绝。
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这是研究人员周一提出的假设,旨在解决科学界一个长期存在的谜团:二叠纪末期发生了什么,导致了地球历史上五次大灭绝中最严重的一次。
这场灾难的规模使得6500万年前导致恐龙灭绝的那次——一颗6英里宽的小行星撞击地球——相比之下显得像一次野餐。
涉案微生物“产甲烷八叠球菌”是单细胞生物王国的一个成员,该王国不同于细菌,被称为古菌,它们缺乏细胞核和其他常见的细胞结构。
“我认为,二叠纪末期的大灭绝是动物生命有史以来最接近彻底灭绝的一次,而且可能已经非常接近了,”麻省理工学院的生物学家格雷格·福尼尔说,他是研究人员之一。
“许多(如果不是大多数)幸存的生物群体勉强维持了下来,只有少数物种幸存下来,许多可能是出于偶然,”福尼尔补充说。
先前关于二叠纪灭绝的观点包括小行星撞击和大规模火山活动。但是这些研究人员认为,需要用显微镜才能找到真正的罪魁祸首。
他们说,“产甲烷八叠球菌”在海洋中疯狂生长,向地球大气中排放了大量的甲烷。
他们补充说,这大大加热了气候,并通过提高酸度水平从根本上改变了海洋的化学性质,导致许多物种无法生存。
像马蹄蟹一样的三叶虫和海蝎子——在海洋中生存了数亿年的生物——彻底消失了。其他海洋生物群体也勉强逃脱了灭绝,包括带有触手和外壳的名为菊石的常见生物。
在陆地上,大多数占主导地位的似哺乳动物的爬行动物都灭绝了,只有少数谱系幸存下来,其中包括现代哺乳动物(包括人类)的祖先。
“彻底改变”
福尼尔说:“陆地脊椎动物花了长达3000万年的时间才达到灭绝前的生物多样性水平,此后,海洋和陆地上的生命发生了根本性的变化,由非常不同的动物群体所主导。”
第一批恐龙出现在二叠纪大灭绝之后的2000万年。
“一个重要的观点是,自然环境对微生物生命的进化非常敏感,”麻省理工学院地球物理学教授丹尼尔·罗斯曼说,他是发表在《美国国家科学院院刊》上的这项研究的负责人。
罗斯曼说,最好的例子是大约25亿年前出现的细菌进行光合作用,这为后来动物的出现铺平了道路,它们向地球大气层中释放了大量的氧气。
如今,仍然可以在诸如油井、垃圾堆和奶牛等动物的内脏中发现“产甲烷八叠球菌”。
它在二叠纪危机之前就已经存在了。但是遗传证据表明,通过一种被称为“基因转移”的过程,它在当时从另一种微生物那里获得了一种独特的新特性,研究人员说。
它突然通过消耗海洋沉积物中积累的有机碳而成为甲烷的主要生产者。
如果没有适当的矿物质营养,这种微生物就无法如此疯狂地增殖。研究人员发现,当时在西伯利亚发生的灾难性火山爆发提高了海洋中镍的浓度,而镍恰好有助于这种微生物的生长。
福尼尔称火山活动为大灭绝的催化剂而不是原因——“是雷管而不是炸弹本身”。
“尽管单个微生物很小,但它们的巨大数量和普遍存在使其产生了巨大的累积影响。在地球化学层面上,它们确实在控制着地球,”他说。
研究人员说,二叠纪大灭绝在数万年的时间内展开,而不是小行星撞击可能引起的突然死亡。
地球上最著名的大灭绝发生在6500万年前,当时一颗小行星撞击地球,消灭了统治陆地的恐龙和许多海洋物种。在4.4亿年前、3.65亿年前和2亿年前也发生了大规模的灭绝。
(威尔·邓纳姆报道;詹姆斯·达尔格利什编辑)