地球历史上最大规模的生物灭绝事件可能是由微生物引起的

一项新理论提出,喷射甲烷的单细胞生物是二叠纪生物灭绝的幕后推手

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在二叠纪末期,大约2.52亿年前,动物开始以惊人的速度死亡。仅仅在2万年内,地球上 90% 的物种已经灭绝。是什么引发了这场大灭绝?研究人员几十年来一直试图弄清楚这一点。

由于灭绝规模如此之大,古生物学家和地球化学家开始寻找同样巨大的灾难作为根本原因。一些人提出,一颗小行星撞击了地球,类似于恐龙统治的终结。最近,他们将重点放在现代西伯利亚境内的火山上,这些火山在当时非常活跃。它们喷发出大量的二氧化碳和甲烷,这一事件在中国夏口岩石的化学特征中得到了证实。科学家认为,这些气体的激增使地球变暖,海洋酸化,最终共同扼杀了大部分生命。

然而,在同样的岩石中,麻省理工学院的地球化学家丹·罗斯曼发现火山故事存在一个矛盾之处。化学特征表明,二氧化碳和甲烷的浓度一直在随着时间推移而上升。如果这些气体是火山喷发的结果,人们会期望它们的水平会先上升然后再下降。在罗斯曼和他的同事看来,这种模式更像是一个生物因素——与微生物的指数增长非常相似。


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在一项于四月发表在《美国国家科学院院刊》上的研究中,该小组将一种产生甲烷的单细胞生物——Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)——列为二叠纪生物灭绝的主要罪魁祸首之一。

新的假设并没有忽视火山的影响。相反,麻省理工学院的研究人员认为,火山喷发沉积的大量镍元素使Methanosarcina得以蓬勃发展。这种微生物大约在生物灭绝时期获得了产生甲烷的能力,它依赖于镍来将有机物质代谢成气体。当洋流将镍元素带到全球各地时,突然涌入的镍元素使Methanosarcina的数量猛增。

大量甲烷的释放导致温度和海洋酸化加剧,并且由于 O2 在甲烷自然转化为二氧化碳的过程中被消耗掉,氧气水平骤降。物种开始消亡。然后Methanosarcina以分解物为食并释放出更多的甲烷,引发了正反馈循环。

罗斯曼说,研究结果表明,微生物进化对整个环境的进化具有重要影响:“微生物运行着这个世界。我们只是生活在其中。”

一些科学家对一种微生物在二叠纪生物灭绝中扮演如此重要的角色表示怀疑。宾夕法尼亚州立大学地球化学家李·库普说,罗斯曼和他的同事们尚未确凿地证明这就是发生的事情,因为他们只研究了来自中国南方的一组岩石。“如果这种现象导致了这些灭绝事件,那么你会期望在世界各地的岩石中看到这种情况,”他说。“这是研究人员仍然需要寻找的东西。”

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