Cientistas resolvem misterioso assassinato com 252 milhões de anos

Crânio fossilizado de um Dinogorgon, uma das vítimas da Grande Extinção do Pérmico-Triásico.
Crédito: Jonathan Blair (National Geographic Society).

Há cerca de 252 milhões de anos, a vida na Terra sofreu o mais rude golpe em toda a sua história. Durante um período de algumas dezenas de milhares de anos, o nosso planeta foi palco de um evento catastrófico, que arrastou para a extinção mais de 90% das espécies marinhas e 70% das espécies de vertebrados terrestres. Este dramático acontecimento, conhecido por Grande Extinção do Pérmico-Triásico ou “Grande Morte”, foi a maior das cinco extinções em massa conhecidas na Terra, e pôs fim a algumas das mais antigas linhagens de seres vivos até então existentes.

Dados geoquímicos reunidos nas últimas duas décadas sugerem que o evento coincidiu com mudanças drásticas na temperatura e composição química da atmosfera e dos oceanos. As causas são há muito debatidas, no entanto tem sido difícil identificar o verdadeiro responsável.

Investigadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, e do Instituto de Geologia e Paleontologia da Academia de Ciências Chinesa, vêm agora sugerir que o autor da Grande Extinção do Pérmico-Triásico foi uma pequena bactéria produtora de metano pertencente ao género Methanosarcina. A chave para desvendar este antigo mistério foi revelada num artigo publicado na semana passada na revista Proceedings of the National Academy of Science.

A equipa liderada por Daniel Rothman do MIT baseia a sua argumentação em três linhas de evidência independentes. Em primeiro lugar, os registos geológicos mostram um aumento superexponencial dos níveis de carbono inorgânico nos oceanos no final do Pérmico, que é consistente com a expansão de uma nova via metabólica na comunidade microbiana. Em segundo lugar, dados filogenéticos revelam que, na mesma altura, uma das linhagens das bactérias que actualmente representam o género Methanosarcina, adquiriu uma via acetoclástica muito eficiente, que lhes permitiu produzir grandes quantidades de metano a partir do carbono orgânico presente nos sedimentos marinhos. Por fim, rochas sedimentares do mesmo período mostram um aumento súbito da quantidade de níquel disponível nos oceanos.

Uma colónia de Methanosarcina numa imagem obtida por microscopia electrónica de varrimento.
Crédito: Ralph Robinson/Getty.

Os depósitos de carbono presentes nas rochas sedimentares do final do Pérmico revelam que a atmosfera e os oceanos acumularam muito rapidamente grandes quantidades de dióxido de carbono e metano. Alguns investigadores sugerem que estes gases foram libertados pelas erupções vulcânicas que formaram os trapes siberianos – vastos mantos basálticos edificados no que hoje é a Sibéria pelas mais extensas erupções de que há registo na Terra. Porém, cálculos realizados pela equipa liderada por Rothman mostram que a quantidade de gases libertados pelas erupções siberianas não explicam os níveis de carbono observados nos sedimentos. Mais significativo ainda é o facto das variações temporais nos níveis de carbono não encaixarem no previsto pelo modelo vulcânico.

“Uma rápida injecção de dióxido de carbono pelos vulcões seria seguida por uma diminuição gradual”, afirmou Gregory Fournier, investigador do MIT e coautor deste trabalho. “Em vez disso, observamos o oposto: um rápido e contínuo aumento. Isto sugere uma expansão da comunidade microbiana. O crescimento de uma população microbiana é um dos poucos fenómenos capazes de aumentar exponencialmente, ou mais rápido ainda, a produção de carbono.”

Análises realizadas ao genoma de várias estirpes de Methanosarcina mostram que a Grande Extinção do Pérmico-Triásico coincidiu com a aquisição de uma nova via metanogénica particularmente eficiente por parte de uma das linhagens deste género, através da transferência horizontal de genes. Esta nova aquisição permitiu a estas bactérias aproveitarem de forma mais eficiente as vastas reservas de carbono orgânico depositadas nos sedimentos oceânicos, o que conduziu a um aumento significativo das suas taxas de crescimento.

Daniel Rothman posando junto a rochas pertencentes à formação de Xiakou, no sul da China. A sua mão direita repousa sobre o estrato geológico que marca o final do período Pérmico.
Crédito: MIT.

No entanto, estes organismos não teriam proliferado de forma tão prodigiosa se não fosse uma última peça do puzzle. Para a Methanosarcina, o níquel é um nutriente limitante. Análises realizadas a rochas sedimentares do sul da China mostram que os níveis de níquel aumentaram consideravelmente nos sedimentos oceânicos logo após as erupções siberianas, pelo que este terá sido o evento catalisador da explosão populacional destas bactérias no final do Pérmico.

A libertação de quantidades massivas de metano na atmosfera, provocada pela expansão das populações de Methanosarcina, teve como consequência directa o aumento dramático dos níveis de dióxido de carbono nos oceanos, o que por sua vez provocou a acidificação dos ambientes marinhos. Os registos fósseis são consistentes com esta sequência de acontecimentos. As principais vítimas deste antigo massacre foram animais marinhos com conchas calcificadas – estruturas que seriam rapidamente danificadas pela descida do pH nos oceanos.

Mesmo que o metano tenha sido, de facto, o responsável pela “Grande Morte”, o seu papel nas extinções em terra não é tão claro. Rothman e colegas sugerem que a oxidação anaeróbia do metano poderá ter contribuído para um aumento dos níveis de sulfuretos, o que terá provocado a libertação de quantidades tóxicas de sulfureto de hidrogénio na atmosfera, alastrando o desastre até às espécies terrestres.

“O impacto cumulativo de todos estes aspectos é muito mais poderoso que qualquer um deles individualmente”, disse Rothman. Apesar de não provar de forma conclusiva que foram as bactérias os perpetradores desta grande extinção, este trabalho mostra como um único grupo de microrganismos pode alterar de forma tão profunda o rumo da vida na Terra.

Podem ler mais pormenores sobre este trabalho aqui.