Микроб, который чуть не погубил жизнь на Земле

Дэн Ротман на фоне реки Чарлз, неподалеку от кампуса Массачусетского технологического института (Кембридж, Массачусетс, США)
Дэн Ротман на фоне реки Чарлз, неподалеку от кампуса Массачусетского технологического института (Кембридж, Массачусетс, США)

16 апреля 2013 года в конференц-зале Института Карнеги в Вашингтоне завершилось рабочее совещание по проекту, посвященному глобальному массовому вымиранию на границе перми и триаса. В зале собралась существенная часть исследователей со всего мира, занимавшихся этой проблемой. Почти у каждого — своя собственная гипотеза, но все, так или иначе, крутятся вокруг вулканизма Сибирских траппов.

Примерно 252 млн лет назад на огромной территории от сегодняшних Уральских гор до Якутии и от севера Иркутской области до Заполярья одновременно изливались магмы. Вулканизм на Земле — дело обычное, но такие объемы, да еще и внутри континента — это явная аномалия.

В это же время случилось нечто, приведшее к вымиранию 80% видов всех живущих в то время морских организмов. Существенный урон потерпели и наземные организмы (хотя до сих пор идут споры, в какой мере они были затронуты массовым вымиранием).

Почему экосистемам Земли пришлось так туго? Основные факторы -это бедный кислородом океан, высокие концентрации CO2 в атмосфере (возможно, в тысячи раз выше, чем сегодня), кислотные дожди. Главный маркер события — резкий изотопный сдвиг углерода в сторону легкого изотопа углерода-12, что говорит о выбросе биогенного углерода.

Мог ли стать причиной вымирания масштабный вулканизм и все сопутствующие ему геохимические аномалии? Трудно доказать. Далеко не все факты укладываются в такую причинно-следственную связь (есть и явные несоответствия), однако большинство специалистов все-таки склоняется к положительному ответу. Последний доклад был сделан Дэном Ротманом из Массачусетского технологического института — блестящим геофизиком с внешностью доктора Шелдона Купера из сериала «Теория большого взрыва» и остроумием, подходящим для какого-нибудь американского шоу. В декабре 2012 года в докладе на осенней конференции Американского геофизического общества он уже выдвинул совершенно новую гипотезу, объясняющую пермско-триасовое массовое вымирание, и вот Дэна специально пригласили сделать доклад на эту же тему в более узком кругу специалистов.

Основой новой гипотезы служит достаточно простое наблюдение: концентрация вышеупомянутого изотопа углерода в морских осадках растет по экспоненте или даже еще быстрее. Что может вызвать такие изменения? Первая приходящая в голову аналогия — деление микроорганизмов. Именно в этом и заключается гипотеза. Более того, Дэн Ротман называет конкретного виновника — это архея рода Methanosarcina.

Метаносарцина производит метан в процессе своей жизнедеятельности. В наше время ее можно встретить практически в любой среде, включая помойки, канализацию и даже человеческий кишечник. В естественных же условиях она скапливается там, где ощущается недостаток кислорода, например в океанских глубинах. Пермский океан мог быть для нее прекрасным домом.

Еще одна характерная особенность метаносарцины — способность производить метан любой из известных форм метаболизма из водорода, углекислого газа и ацетатов. Последний в избытке присутствовал в закисном пермском океане. Причем метаносарцина по сравнению с другими метаногенами перерабатывает ацетаты энергетически более эффективным путем. Эту особенность она приобрела в результате горизонтального переноса генов от бактерии класса Clostridia.

Момент переноса генов удалось датировать методом молекулярных часов. И датировка (240 ± 41 млн лет) совпадает с пермско-триасовым массовым вымиранием (хотя и с достаточно большой неопределенностью).

Есть еще одно обстоятельство. Метаносарцине, как и другим метаногенам, нужен никель. Концентрации никеля в Мировом океане невелики, но так было не всегда. Сибирский вулканизм привел к образованию группы гигантских месторождений никеля, добываемых сегодня «Норильским никелем» (эти месторождения составляют 20% от мировых запасов), а кислотные дожди позволяли попадать этому элементу в океан, стимулируя безудержный рост нового метаногена.

Итак, в пермском бескислородном океане было много пищи, но некому было ее перерабатывать, пока не произошла мутация, приведшая к появлению метаносарцины. Сибирский вулканизм привнес в океан никель, который стимулировал ее безудержный рост, а в атмосферу стал поступать в избытке метан. Окисляясь, метан превращался в парниковый углекислый газ. Вся экосистема оказалась в новом для нее стрессовом состоянии, что и привело к массовому вымиранию организмов.

Возможно, перед нами действительно решение давней проблемы, однако новые гипотезы, конечно, приживаются далеко не сразу. И для публикации статьи [1] Дэну Ротману и его коллегам потребовалось пройти «девять кругов рецензирования».

«Я не знаю, будет ли это самой важной моей статьей. Более того, я не уверен, что в ней всё правильно. Но я не сомневаюсь, что она станет широко обсуждаться в прессе», — сказал мне Дэн через несколько месяцев, получив очередную порцию рецензий.

В геологической истории было пять событий массовых вымираний, называемых великими, с десяток менее заметных и еще известно множество резких пиков на изотопных углеродных кривых. Все ли они связаны с эволюцией микроорганизмов? Если нет, то какие связаны? Уверен, что новая гипотеза окажет существенное влияние на последующие исследования в этом направлении. При изучении работы Дэна Ротмана возникают также и весьма серьезные опасения. Не мутировал ли уже какой-то убийственный микроб, например в приполярных торфяниках, и не выводим ли мы что-то подобное в лаборатории, думая о зеленой энергетике будущего?

Алексей Иванов

  1. Rothman D.H., Fournier G.P., French K.L., Alm EJ., Boyle E.A., Cao C., Summons R.E. Methanogenic burst in the end-Permian carbon cycle. — www.pnas.org/content/early/2014/03/26/1 318 106 111.abstract

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
14 Цепочка комментария
6 Ответы по цепочке
0 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
7 Авторы комментариев
Л.Л. ГошкаVictorЦерберЛ.Л.ГошкаAlex Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
А.П.
А.П.

«в атмосферу стал поступать в избытке метан. Окисляясь, метан превращался в парниковый углекислый газ. "

странноватая логика. вроде метан намного (в десятки раз) более сильный парниковый газ чем СО2.

а эффект СО2 вообще насыщается. температура растёт медленне логарифма концентрации. хоть ты его в 1000 раз больше в атмосферу закачай, ничего особенного не произойдёт.

Alexei
Alexei

метан парниковый газ, но он неустойчив в атмосфере в отличие от СО2. что касается СО2. Его концентраций была высокой, исходя из разных представлений, но насколько высокой — неизвестно. Может быть даже 10 000 раз от сегодняшнего. Вопрос — откуда он взялся? Модель Ротмана дает ответ — за счет микробов. Ставшие уже традиционными модели говорят — за счет (а) вулканических выбросов или (б) из-за метаморфизма осадков (магма внедряясь в осадки термально на них воздействовала). В случае с (а) изотопный эффект должен быть обратным наблюдаемому. Вулканический углерод тяжелый, а изотопный эффект в обратную сторону, т. е. смещение к легкому изотопу. В случае с (б) наверное можно получить нужный изотопный эффект, но серьезных расчетов никто не делал, только на пальцах, исходя из общей логики. В модели Ротмана — изотопный сдвиг в нужную сторону.… Подробнее »

Alex
Alex

Любопытно сравнить со статьёй в предыдущем номере:
http://trv-science.ru/2014/03/25/taleb-i-ego-ehkocid/

Сергей Белков
Сергей Белков

На самом деле, пересечение достаточно слабое. Ибо массовое вымирание — это не экоцид (по Талебу).

Alex
Alex

Каждый, кому интересно, может сам прочитать и сделать собственные выводы.

А.П.
А.П.

ну в 10 000 раз — это уже слишком.
сейчас 400 ppm = 400/1 000 000 = 4/10 000.
умножаем на 10 000 получаем атмосферу чистого СО2 в 4 раза более плотную чем сегодня.

если это действительно было так (а это вполне возможно), то никакие микробы подобного не объяснят. только высокотемпературное разложение известняка, т. е. вулканизм.

вытекла магма на огромное известняковое поле, вот тебе и свободный СО2.

в любом случае — гадание на кофейной гуще.

Л.Л.Гошка
Л.Л.Гошка

Мы уже стоим на пороге Экоцида и он уже не носит вероятностный характер. Для того чтобы он состоялся для нас достаточно концентрации углекислого газа в атмосферном воздухе чуть больше чем 426 ppm. Такая концентрация будет достигнута к 40 годам этого столетия. В биоминералогии много внимания уделяется взаимодействию костной и живой материи. Например, образованию патогенных биоминералов в организме человека или образование жемчуга. Биоминералогия — учение о преобразовании минералов, протекающем в геологической среде с разнообразным участием живых организмов. Минералы находятся не только в недрах Земли, но и во всем живом на планете, включая человека. В результате биоминеральных взаимодействий за 3,8 миллиарда лет геологической истории Земли образовалось около 2% земной коры, и в настоящее время известно около 300 биоминералов. С точки зрения биоминералогии в гипотезе Дэна Ротмана ничего необычного… Подробнее »

13745pop
13745pop

Для Л.Л.Гошка:
Довольно страшная перспектива. Возникает вопрос, если сейчас концентрация СО2 так близка к предельной, как же возможна жизнь в крупных городах и промцентрах, где в центре трудно дышать в безветренную погоду? Там концентрация должна быть в разы больше, чем средняя по земному шару.

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

На Ваш вопрос я могу ответить как специалист по предмету одним предложением. На организм человека влияет не столько сама концентрация того или иного химического соединения, сколько продолжительность экспозиции этой концентрации на организм человека. Дальше мне следует отправить Вас читать специализированную литературу. Например, к Руководству по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Руководство Р 2.1.10.1920−04. В этом руководстве Вас будет интересовать пункт 5 «Оценка зависимости „доза-ответ“» в части параметров для оценки неканцерогентного риска. 5.3.2. Для оценки риска при кратковременных воздействиях химических веществ безопасные уровни для здоровья дифференцированы по продолжительности экспозиции, контингенту экспонируемых лиц, а также тяжести возможных неблагоприятных последствий для здоровья человека. Безопасные уровни кратковременных воздействий направлены… Подробнее »

Victor
Victor

На самом деле, в выдыхаемом воздухе концентрация СО2 где-то 4%. Вот эти 4% и дают правильный масштаб для скорости газообмена СО2 в организме человека. Если концентрация атмосферного СО2 возрастет на несколько частей на миллион, то человек станет дышать на долю процента чаще. Что важно при экстремальных (рекордных) нагрузках и совершенно не важно при средних нагрузках.

Так что цифра в 426 ppm, применительно к человеку, высосана из пальца. Адаптивные способности человека значительно шире!

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

Вот и я думаю, с какого такого перепугу все эпидемиологи мира дозу определяют по вдыхаемому воздуху, а не по выдыхаемому. Мало того, но зачем все ведущие специалисты по климатизации зданий США и Европы на пустом месте из проблемы синдрома больного здания из мухи раздувают слона? Никак совсем офонарели. А ведущий специалист по качеству воздуха в помещении датский ученый П. Оле Фангер совсем лженаукой занимался. Придумал же методику по ощущениям человека рассчитывать воздухообмен в помещениях, а чокнутые представители профессиональных сообществ США и Европы по его результатам исследований стандарты вводят и даже против этого ничего не вякают. Надо же было Фангеру до такого додуматься. За основу своей модели П. Оле Фангер взял естественную потребность человека дышать качественным воздухом считая, что качество воздуха можно определить как степень удовлетворения потребностей… Подробнее »

Victor
Victor

«А вот про „адаптивные способности человека, которые значительно шире“ ничего не слышал и как они могут заменить основную буферную систему организма человека „СО2 — бикарбонат“? Не могли бы пояснить, а то такое утверждение сразу на Нобеля тянет?»

Нет, не дадут нобеля. Даже в Вашей цитате почти все цифры значительно больше чем 426 ppm. Начиная от санитарных норм по концентрации в 0,1% СО2. Которое, как считается, является косвенным показателем наличия других загрязнений.

Как раз буферная система «СО2 — бикарбонат» и обеспечивает адаптивность при 0,1% СО2. При этой концентрации офисные работники прекрасно себя чувствуют и даже считают себя более успешными, чем те кто работают на открытом воздухе.

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

«Как раз буферная система „СО2 — бикарбонат“ и обеспечивает адаптивность при 0,1% СО2». Одно из определений адоптивности: Адаптивность — англ. adaptivity; нем. Adaptivitat. Способность системы приспосабливаться к различным условиям окружающей среды. Не понятно как химимческий процесс буферная система «СО2 — бикарбонат» может помогать адаптироваться человеку, когда она выполняет только компенсаторные функции? Газовый состав воздуха в атмосере не изменился. Да, происходит загрязнение воздуха и рост концентрации углекислого газа, зачем организму адаптироваться, когда достаточно использовать комненсаторные функции? Ну, функционирует организм человека все больше в зоне верхней регуляции и все реже возвращается в зону оптимума. Тут возникает другой вопрос, а как долго он может функционировать в зоне верхней регуляции, т.к. эта зона для него стрессовая? Есть одна тонкость, что… Подробнее »

Victor
Victor

«Адаптивность — англ. adaptivity; нем. Adaptivitat. Способность системы приспосабливаться к различным условиям окружающей среды. Не понятно как химимческий процесс буферная система „СО2 — бикарбонат“ может помогать адаптироваться человеку, когда она выполняет только компенсаторные функции? Газовый состав воздуха в атмосере не изменился.» Буферная система «карбонат+СО2 бикарбонат» увеличивает транспортирующую СО2 способность крови, при том же парциальном давлении СО2. Что позволяет иметь меньшие легкие, реже дышать и уменьшить сердцебиение. Очень даже адаптивно. Причем это парциальное давление значительно больше чем 426 ppm. Зато надо кушать соль! «А Вы заметили, что исследования ведутся на уровне прикладной науки? Да и методика исследований используется на уровне социологических исследований» В том то и дело, что они хотят ухудшить санитарные нормы по содержанию СО2 в помещениях. Для экономии… Подробнее »

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

То ли у Вас, то ли у меня серьезные проблемы с элементарной математикой. Грешным делом я всегда считал, что для полчения такого труднорастворимого соединения, как Pu (OH)4 на один ион плутония с зарядом 4+ требуется четыре иона OH-группы с зарядом 1-. Другими словами: [Pu↑4+]•[OH↑-]↑4 = ПР=10↑-52 [Pu↑4+]•[10↑-7]↑4=10↑-52 или [Pu4+]•[10↑-28]=10↑-52 тогда концентрация ионов плутония должна соствлять [Pu↑4+] =10↑-52/[10↑-28] = 10↑-24 Следует отметить что произведение растворимости ПР=10↑-52 является табличным значением, как любая константа и наверно, получена не от фонаря. Поэтому к постоянной Авогадро она отношения не имеет. Na2CO3 (карбонат натрия) — кальцинированная сода К2СО3 (карбонат калия) — поташ являются хорошо растворимыми солями в воде. Считается, что они полностью диссоциируют, поэтому, если в растворе воды Вы обнаружите хоть какую-нибудь значимую концентрацию данных… Подробнее »

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

«В том то и дело, что они хотят ухудшить санитарные нормы по содержанию СО2 в помещениях. Для экономии на системах кондиционирования воздуха». Вы путаете наш колхозный рынок (Базар) с рыночными отношениями в США и Европе. В отличие от нас там хорошо поставлена работа профессиональных сообществ. Попробуйте найти что-то подобное у нас: «Мировое сообщество только в последние годы стало осознавать единство и противоречие отношений „общество — энергоресурсы“. Общество прочувствовало на ряде кризисных ситуаций, что энергоресурсы имеют критически важное значение не только для улучшения качества жизни, но также для обеспечения независимости и безопасности страны. Важная роль в формировании отношений „общество — энергоресурсы“ принадлежит строительной индустрии, потребляющей до 40% всех ископаемых энергоресурсов. Особенность этих отношений состоит в том, что строительство слабо воспринимает и медленно использует дорогостоящие энергоэффективные технологии.… Подробнее »

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

«В декабре 2012 года в докладе на осенней конференции Американского геофизического общества он уже выдвинул совершенно новую гипотезу, объясняющую пермско-триасовое массовое вымирание» Так ли нова данная гипотеза, если воспользоваться трудами В.И.Вернадского и результатами современных исследований органоминеральных образований в организме человека. Биоминерал в современном понимании представляется как сложная целостная функциональная система, развивающаяся по минералогическим законам. «В биологии когда-то возникло понятие симбиоза. Так называют сосуществование разных видов организмов, жизнедеятельность которых помогает взаимному выживанию. В.И. Вернадский распространил понятие симбиоза и на косную субстанцию. Как и всякое вещество биосферы, человек несет в себе как минимум два начала — косное и живое. Косная материя пассивна. Она сама по себе не ищет энергии для самовоспроизводства, не перестраивается для поддержания качества, и потому часть косных тел обладает… Подробнее »

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

С чем сталкивается человек у себя дома? Эти процессы можно отнести к проблемам личной или индивидуальной безопасности, поэтому эти проблемы каждый будет решать самостоятельно. Имея такую информацию можно не плохо на этом заработать, а можно ее донести для человека и помочь ему решить эти проблемы. К материалам, которые обычно называют гелями, относят не только силикагель (т.е. гели кремниевой кислоты), но также агар-агар (углеводный полимер, получаемый из водорослей), желатин (вещество, родственное простым белкам), различные соли высших кислот (зеленые мыла, целый ряд олеатов и стеаратов), поливиниловый спирт и пр. Ближе всего к гелям по структуре стоят золи, которые также представляют собой двухкомпонентные системы, похожие больше на жидкости, нежели на твердые тела. Существуют также гибридные среды, которые состоят из небольших желеобразных частиц, отделенных… Подробнее »

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

Основная масса наших граждан молчаливые обыватели, которые свято верят, что в трудную годину наука что-нибудь придумает, и решение проблем будет найдено. Но, похоже, что не в этот раз. На сегодняшний день системный кризис в науке создает ситуацию практически неразрешимую. Минералы, сформировавшиеся в живых организмах, составляют три генетических типа: 1. Биоминералы, физиологично необходимые организму. 2. Патогенные минералы. 3. Биоминералы, которые выделяются в пространство как продукты жизнедеятельности организмов. Очевидно, что среди образований наибольшее значение с позиций минералогии имеют конкременты (органоминеральные образования) мочевой системы и желчных путей, приводящие к мочекаменной и желчнокаменной болезням. Здесь доказывать, что это патогенные минералы для тех, кто переболел или болеет этим заболеванием ничего не надо. От боли впору лезть на стенку, когда камни… Подробнее »

Л.Л. Гошка
Л.Л. Гошка

Благодаря реформам доктора наук Гайдара и его команды были сняты практически все социальные фильтры смены кадров в системе управления государством. Все больше на вакантные должности в этой системе стали заполнять гопники с базарной психологией. Вот и на Украине, если ты не подпрыгиваешь по команде, то ты уже не гражданин Украины. Если ты не встаешь на колени по команде и не орешь во все горло «Слава Украине!», то ты не гражданин этой страны. Если ты не согласен с управлением государства гопниками, то тогда тебя могут сбросить в Днепр или пустить под гусеницы бронетехники. Такой стиль современного управления. Любопытно, когда Президент США Обама со своими санкциями вместо решения глобальных проблем может стать гопником Обамой? В таких условиях экоцид неизбежен. К вышеизложенной информации я получил письмо следующего содержания: «Мы недавно сделали доклад на конференции по проблеме биосферы… Подробнее »

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: