Metaalgebrek gaf evolutie beslissend zetje

Dat de Aardse atmosfeer voldoende zuurstof bevat om complexe levensvormen te kunnen laten ontstaan, komt door een gebrek aan nikkelionen in het zeewater. Dat stelt een internationaal onderzoeksteam vandaag in Nature, na analyse van miljarden jaren oud gesteente.

De onderzoekers concluderen dat het nikkelgehalte van het zeewater ongeveer 2,4 miljard jaar geleden vrij abrupt is gezakt. Dat is precies de periode waarin het zogeheten ‘Great Oxidation Event’ plaatsvond, waarbij de zuurstofconcentratie van de atmosfeer ineens dramatisch steeg.

Gespeculeerd wordt nu dat vóór die tijd het leven werd overheerst door methaanproducerende micro-organismen. Zulke ‘methanogenen’ bestaan heden ten dage nog steeds, en bekend is dat hun metabolisme sterk afhankelijk is van nikkelhoudende enzymen. Algen en andere zurstofproducerende organismen vertonen die afhankelijkheid niet of in veel mindere mate.

Toen nikkel ineens veel schaarser werd, hadden dus vooral de methanogenen een probleem. Gevolg was dat de methaanproductie sterk terugliep terwijl de zuurstofproductie alleen maar steeg door de opkomst van de eerste cyanobacteriën. Er ging dus een kleiner deel van de zuurstof op aan de afbraak van het methaan, met als gevolg een veel zuurstofrijkere atmosfeer.

De reden van de nikkelafname wordt gezocht in de geleidelijke afkoeling van de aardmantel. De lava uit vulkanen bevatte daardoor steeds minder nikkel, en dus spoelde er ook steeds minder nikkel met het regenwater de oceanen in.

Dat niemand dit eerder heeft bedacht komt waarschijnlijk doordat de nikkelconcentratie in het zeewater sindsdien nog eens met een factor 20 is afgenomen. Tegenwoordig kent iedereen nikkel als een sporenelement, en niet als een stof die in vrij grote hoeveelheden in het milieu voorkwam.

bron: Nature, Carnegie Institution, University of Alberta