אחת החידות המעניינות ביותר בחקר מקור המינים, נוגעת ל״פריחה״ הפתאומית במספר המינים שהחלה לפני כחצי מיליארד שנה. עד אז התקיימו חיים על פני כדור הארץ בצורת אצות וחיידקים למיניהם. מה הביא להתפרצות הגדולה במספר המינים? כיום מקובל ששינוי אקלימי הוא שהביא לפריחת המינים, אך אין זה ברור מה טיבו ומתי הוא החל.
בנוגע לשאלת העיתוי, העדויות סותרות. פלאונטולוגים (חוקרי מאובנים) גורסים שריבוי המינים החל בתקופת הקמבריום, לפני כחצי מיליארד שנה, ולעומתם מחקרים מתחומים אחרים, הבודקים לוח זמנים כרונולוגי לפי רצף חומצות אמינו (ה״שעון המולקולרי״), מראים שפיצול החולייתנים התרחש מוקדם יותר - לפני כמיליארד שנה.
לפני כחצי מיליארד שנה התקיימו על-פני כדור הארץ רק אצות וחיידקים
בתמונה: חיידקים כחוליים באגם St Margaret's, אדיננבורג - Rosser1954, Wikimedia commons
השינוי האקלימי ״החביב״ על המדענים הוא עלייה בריכוז החמצן באטמוספרה, המאפשר הגדלה של גוף החי ומביא, כתוצאה מכך, לשונות גדולה יותר בעולם החי. אם אכן ההעשרה בחמצן היא שהביאה ל״התפרצות״ במספר המינים, יש למצוא עדויות לכך שעוד בתקופה זו היה ריכוז החמצן לפחות 10% מערכו כיום.
את העדות להעשרה בחמצן בתקופה שבין חצי מיליארד למיליארד שנה מהיום מצאו כמה חוקרים. הם הראו שקצב ההצטברות של חומר אורגני בקרקע (״קבורה״) גדל באופן ניכר לקראת סוף התקופה. מנגנון זה של קבורת חומר אורגני ״מעשיר״ את האטמוספרה בחמצן, מכיוון שהחומר האורגני אינו מתפרק והחמצן אינו נצרך. למרבה הצער, אי אפשר להסיק מכך על ריכוז החמצן באטמוספרה בתקופה זו.
במאמר שפורסם בכתב העת Nature בשנה שעברה, מציגים שני חוקרים גישה אחרת לאומדן ריכוז החמצן באטמוספרה. שני החוקרים - דונלד קנפילד ואנדראס טסקה (Teske & Canfield) ניגשו אל הבעיה מזווית אחרת, המתבססת על חילוף־חומרים של חיידקים המחזרים זרחן. גם כאן השתמשו החוקרים בפרקציונציה איזוטופית של זרחן כתוצאה מתהליך של חיזור סולפיד באמצעות חיידק היוצר סולפט (מלח החומצה הגפרתית) המדולל באיזוטופ הכבד (S-34) ועל כן הוא קל יותר. אם אכן הרכב הסולפט במינרל הפיריט (FeS2 - ברזל גפריתי בסלעים בני 540 מיליון שנה הוא תוצאה של פעילות בקטריאלית, הרי שהרכבו האיזוטופי של זרחן בסלעים אלו יהיה קל.
לחוקרים זומנה הפתעה בכך שההרכב האיזוטופי שנמדד היה קל עוד יותר, דבר שהעיד על כך שהתהליך החיידקי אינו מסביר במלואו את ההרכב האיזוטופי של זרחן בסלע.
במחקר ניסויי אחר הראה קנפילד שאפשר להסביר את ההרכב האיזוטופי של הזרחן בסלע בכמה מחזורים של חימצון סולפיד הקודמים לשקיעת הפיריט, וכך בכל מחזור חימצון נוסף, ההרכב האיזוטופי נעשה קל עוד יותר. מחזורי חימצון רבים התאפשרו בזכות פעולת החיזור של הסולפט באמצעות החיידקים. מכיוון שמחזורי חימצון רבים אפשריים רק אם ריכוז החמצן באטמוספרה עולה, הרי שיש בסלעים אלו עדות לכך שלפני 580 מיליון שנה ריכוז החמצן באטמוספרה היה 5% עד 18% מריכוזו כיום.
במאמרם האחרון הראו שני החוקרים שפרקציונציה מוגברת זו אינה מופיעה בסלעים בני יותר ממיליארד שנה, ומכאן הסיקו שבתקופות לפני יותר ממיליארד שנה היה ריכוז החמצן באטמוספרה נמוך יותר. קשה להניח אצבע על הזמן המדויק שבו ריכוז החמצן באטמוספרה החל לגדול, אך ברור שהתייצבותו הסתיימה לפני כ־650 מיליון שנה, כאשר קצב הקבורה של הפחמן האורגני היה הגבוה ביותר.
אם אכן צודקים קנפילד וטסקה, הרי שאכן אומתה ההשערה שעל פיה העלייה בריכוז חמצן באטמוספרה היא הגורס שדרבן את ריבוי המינים.
פורסם ב"גליליאו" 22, מאי-יוני 1997
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה