Takových událostí zemská historie mnoho nepamatuje. Na konci období zvaného perm, v době před zhruba 252 miliony let, došlo na Zemi podle všeho k "ekologickému masakru". V průběhu několika desítek tisíc let zmizela z povrchu většina druhů. Přesné odhady se jen z fosilních pozůstatků dělají těžko, ale zřejmě zmizelo více jak 80 procent všech zemských druhů. Podle některých odhadů to bylo přes 90 procent.
Takzvané "Velké vymírání" na konci permu bylo tedy pro život na Zemi podstatně horší událost než vymírání, které ukončilo období ekologické nadvlády dinosaurů. Při něm vyhynulo podle současných odhadů "jenom" 75 procent všech druhů.
Příčiny "Velkého vymírání" zůstávají dodnes neznámé. Hlavním podezřelým jsou především takzvané sibiřské trapy. Na Sibiři (dnes tedy hlavně pod jejím povrchem) leží ohromné vrstvy čediče, které se z hlubin Země vylily právě zhruba někdy před čtvrt miliardou let.
Událost to musela být gigantická a její dopad rozhodně nemohl být zanedbatelný. Čediče pokrývají plochu zhruba 2,5 milionu čtverečních kilometrů, tedy více jak 30násobku rozlohy České republiky. Pravděpodobný scénář událostí říká, že prach a popel zastínily Slunce, způsobily kyselé deště a pohrály si s klimatem.
Aby byl dopad tak hrozivý, musely se nejspíše k sopečné činnosti přidat i další vlivy. "Mou oblíbenou hypotézou je změna v rozložení pevniny a tím i směrů a teplot mořských proudů," říká geolog Jaroslav Zajíc z Geologického ústavu Akademie věd. "Jsou jedním z klíčových prvků zemského klimatu a třeba právě v období pozdního permu docházelo k ohromným geografickým změnám, především počátační fázi rozpadu superkontinentu Pangea." Výsledkem mohlo být třeba vysoušení rozsáhlých oblastí a jiné podobné změny.
Ke komplexnímu vymírání v moři i na souši by takové změny nestačily, ale řadu druhů mohly popostrčit k vyhynutí třeba tím, že výrazně omezily jejich životní prostor. Navíc velké změny globálního klimatu (například rozsáhlá aridizace a výrazné zvýšení teplot) by vedly zejména k ničení těch nejrozvinutějších společenstev organismů s nejjemnějšími vzájemnými vazbami, jako jsou deštné pralesy či korálové útesy. Vymírání v takových komplexních ekosystémech má dominový charakter.
Vstupuje archea
Daniel Rothman z univerzity MIT s kolegy ale do hry chtějí dostat novou postavu, pouhým okem neviditelnou. V novém článku v časopise PNAS (placený přístup odsud) překládají hypotézu, že hlavním viníkem jsou ve skutečnosti mikroorganismy patřící do domény Archea. Tvoří sice zcela samostatnou skupinu organismů oddělenou od bakterií i buněčných organismů s jádrem (tzv. eukaryota), ale při pohledu zvenčí se velmi podobají bakteriím.
Při zkoumání fosilních pozůstatků z období kolem Velkého vymírání si Rothman s kolegy všimli nárůstu počtu organismů nazvaných Methanosarcina. Jak napovídá název, jde o rod organismů produkujících metan. Jsou schopné přežívat bez přítomnosti kyslíku a vyskytují se prakticky všude na Zemi (včetně našich střev) v celé řadě druhů.
Podle Rothmana se počátek úspěchu těchto mikroorganismů datuje velmi nápadně právě zhruba do období kolem velkého permského vymírání. Jak to zjistili? Použili metodu nazývanou molekulární hodiny (Wikipedie). Používá se k určování stáří druhů či skupin organismů. Třeba odpovědi na otázku, kdy se lidé oddělili od zbytku lidoopů. Podstata je jednoduchá: vědci porovnají DNA dvou různých organismů, zjistí všechny rozdíly a pak počet rozdílů vydělí předpokládanou rychlostí genetických změn. Jde samozřejmě o ohromné zjednodušení, metoda je ve skutečnosti podstatně složitější, ale toto je základní idea.
Porovnáním 50 kmenů rodu Methanosarcina Rotham s kolegy dospěli k závěru, že tyto mikroorganismy se zhruba ve stejné době naučily nové a účinnější způsoby rozkládání potravy. Podle jiné nedávné práce klíčové geny pro tuto dovednost nejspíše metanosarcíny přebraly od úplně jiné skupiny organismů, od bakterií živících se celulózou. (Přirozený výskyt přenosu genů mezi různými druhy organismů je mimochodem jeden z hlavních důvodů, proč většina biologů nevěří, že by geneticky modifikované organismy byly z podstaty nebezpečné či škodlivé.)
Nové schopnosti poskytly těmto mikroorganismům nové možnosti. Zpřístupnily jim nové zdroje potravy, které do té doby využívat nedokázaly. Šlo hlavně o zbytky mrtvých organismů na dně moří. Našly si tak nový životní prostor, ve kterém neměly žádnou nebo jen malou konkurenci a začalo se jim dařit.
Suroviny ze Sibiře
Metanosarcíny potřebují ke své práci i poměrně vzácné suroviny, především nikl. Za běžných podmínek nedostatek tohoto prvku růst mikroorganismů poměrně rychle zabrzdí. Rothman a spol. ovšem v tu chvíli znovu staví do popředí figuru, která byla na jevišti od počátku: sibiřské trapy. Díky nim se mělo do prostředí dostat značné množství jinak poměrně vzácných prvků, včetně právě niklu.
Pokud tomu tak bylo, cyklus vymírání se skutečně mohl rozjet. Metanosarcíny rozkládají do té doby nedotčené zásoby zbytků v mořích, vytvářejí ohromná množství metanu. Ten reaguje s kyslíkem - který pak v mořích i atmosféře chybí - a vznikají velká množství oxidu uhličitého.
To sice není až vysloveně "zlý" plyn, jak by se mohlo zdát, ale jeho zvýšená koncentrace mohla vést k výraznému okyselení oceánů, což pro řadu organismů není nic příjemného. Ty umírají a metanosarcíny získávají další stravu, materiál na výrobu metanu. Když k tomu přidáme stres způsobený sibiřskou sopečnou činností, proti které je výbuch sopky Krakatoa zanedbatelnou epizodkou, mohlo být zaděláno na velké vyhynutí.
Hypotéza v tuto chvíli rozhodně není neprůstřelná. Žádný rozbor například nemůže dokázat, zda zvýšený obsah niklu v usazeninách z doby kolem Velkého vymírání pochází právě ze sibiřské sopečné činnosti. K metodě molekulárních hodin, podle které vědci určovali, kdy metanosarcíny získaly své schopnosti, si také řada vědců zachovává odtažitý postoj. V minulosti byly její výsledky často zpochybňovány a v řadě případů se ukázaly jako nepřesné. K přenosů dotyčných genů mohlo dojít tedy dojít podstatně dříve nebo později.
Ale na druhou stranu hypotéza kvůli tomu není mrtvá. Je naprosto obvyklé, že jedna práce na uznání nové myšlenky nestačí. Základní předpoklad, že tak výjimečnou událost jako Velké vymírání nemá na svědomí jediná příčina, vypadá opravdu logicky. Koneckonců ekologických katastrof podobné intenzity jsme zatím v historii objevili jenom pět, včetně Velkého vymírání. (A dalších šest vymírání je o trochu mírnějších.)
Máme také jeden velmi dobrý důkaz o tom, že mikroorganismy skutečně dokážou změnit celou planetu: kyslík, který právě teď dýcháme. Ten je v atmosféře teprve od chvíle, kdy před zhruba 2,4 miliardami let pozemský život objevil kouzlo fotosyntézy.
