Massutrotningar i livets historia: betydelsen av NASA:s Artemis Moon och Planetary Defense DART-uppdrag  

Evolution och utrotning av nya arter har gått hand i hand sedan livet började på jorden. Det har dock förekommit minst fem episoder av storskaliga utrotningar av livsformer under de senaste 500 miljoner åren. I dessa episoder eliminerades mer än tre fjärdedelar av de existerande arterna. Dessa kallas global utrotning eller massa utdöende. Den femte Massa Utrotning var den sista sådan episod som inträffade för cirka 65 miljoner år sedan under kritaperioden. Detta orsakades på grund av asteroidnedslag. De resulterande förhållandena ledde till eliminering av dinosaurier från jordens yta. Under den nuvarande antropocenperioden (dvs mänsklighetens period) misstänks det att jorden redan kan vara i eller på gränsen till sjätte Massa Utrotning, på grund av mänskliga miljöfrågor (som klimatförändringar, föroreningar, avskogning, global uppvärmning, etc.). Faktorer som nukleär, biologisk eller andra typer av krigföring/konflikt, naturkatastrofer som vulkanutbrott eller asteroidpåverkan har också potential att utlösa massutrotning. Sprider sig ut i plats är ett av sätten att hantera existentiella utmaningar som mänskligheten står inför. NASAs Artemis Månen Mission är en början mot djupet plats mänskligt boende genom framtida kolonisering av Månen och mars. Planetary försvar genom att avleda en asteroid bort från jorden är en annan strategi som övervägs. NASA:s DART-uppdrag är det första sådana asteroidavböjningstestet som kommer att försöka avleda en jordnära asteroid nästa månad. 

Miljön har alltid förändrats hela tiden. Detta hade en tvådelad effekt på livsformerna – samtidigt som ett negativt urvalstryck mot de olämpliga att överleva i miljö leda till deras utrotning, å andra sidan gynnade det livsformernas överlevnad som är tillräckligt flexibel för att anpassa sig till nya förhållanden. Detta resulterade så småningom i kulmen på utvecklingen av nya arter. Därför borde utrotning och utveckling av nya livsformer ha gått hand i hand, nästan sömlöst sedan livets början på Jord.  

Jordens historia har dock inte alltid varit jämn. Det förekom fall av dramatiska och drastiska händelser som hade en stark negativ inverkan på livsformer, vilket resulterade i mycket storskalig utrotning av arter. "Global utrotning" eller "massutrotning" är termen som används för att beskriva episoder när ungefär tre fjärdedelar av den befintliga biologiska mångfalden utrotades under ett relativt kort geologiskt intervall. Under de senaste 500 miljoner åren har det funnits minst fem fall av storskalig massutrotning¹.  

Tabell: Jorden, massutdöende av arter och mänskligheten  

Dessa "Big Five"-utrotningar beskrevs baserat på analys av en databas om tusentals marina ryggradslösa fossiler.  

Under den kambriska perioden (541-485 miljoner år sedan) skedde en vild explosion av nya livsformer. Detta följdes av det första massutdöendet av liv på jorden som ägde rum för 400 miljoner år sedan under Ordovicium-Silurperioden. Detta såg utrotning av mer än 85 % av den marina biologiska mångfalden till följd av klimatförändringar på grund av global nedkylning av tropiska hav följt av minskning av havsnivån och förlust av livsmiljöer i låglänta områden. Det andra massutdöendet inträffade för 365 miljoner år sedan under devonperioden, vilket verkar bero på minskning av syrekoncentrationen i vattnet när havsnivån var hög. Vulkanisk aktivitet ses för närvarande som orsaksfaktorn bakom den andra utrotningen¹.   

Den tredje massutrotningen eller perm-trias-utrotningen hände för cirka 250 miljoner år sedan under perm-triasperioden. Detta kallas också Great Dying eftersom mer än 90 procent av jordens arter eliminerades. Detta orsakades på grund av drastiska klimatförändringar efter snabb global uppvärmning som ett resultat av massiva utsläpp av växthusgaser, särskilt den sexfaldiga ökningen av koldioxid₂ i atmosfären^1,2. Detta förklarar också orsaken till det fjärde massutdöendet eller trias-jura-utrotningen för 210 miljoner år sedan som såg eliminering av många stora djur bana väg för dinosaurier att blomstra. Massiva vulkanutbrott verkar vara händelsen i samband med dessa två stora utrotningar.  

Den senaste utdöendet i slutet av Krita (eller Krita-Paleogen utrotning eller Femte Massutrotningen) inträffade för cirka 65.5 miljoner år sedan. Detta var en av de största massutrotningarna i livets historia som såg fullständig eliminering av alla icke-fågeldinosaurier. Det fanns både fågel- och icke-fågeldinosaurier. Fågeldinosaurier var varmblodiga medan icke-fågeldinosaurier var kallblodiga. Flygande reptiler och icke-fågeldinosaurier drabbades av total utrotning medan de fylogenetiska ättlingarna till fågeldinosaurierna överlever till nutid, vilket markerar det abrupta slutet på dinosauriernas tidsålder. Det var den tiden då massiva förändringar i miljön ägde rum på grund av en stor asteroids inverkan på jorden i Chicxulub, Mexiko och duo till enorma vulkanutbrott som kulminerade i klimatförändringar som orsakade uttorkning av livsmedelsförsörjningen. Asteroidnedslag orsakade inte bara stötvågor, en stor värmepuls och tsunamier, utan släppte också ut enorma mängder damm och skräp i atmosfär som stoppade solljus från att nå jordens yta och därmed nära att fotosyntesen upphör och en långvarig vinter. Bristen på fotosyntes innebar förstörelse av primärproducerande växter inklusive växtplankton och alger samt av beroende djurarter^1,3. Asteroidnedslag var den främsta drivkraften för utrotning, men vulkanutbrott runt den tiden bidrog å ena sidan till massutrotning genom att ytterligare förvärra mörkret och vintern genom att kasta rök och damm i atmosfären. Å andra sidan inducerade det också uppvärmning från vulkanism⁴. När det gäller den totala utrotningen av hela familjen av icke-fågeldinosaurier, tyder studien av fysiologi av ättlingar till fågeldinosaurier att det inte förekom reproducering på grund av brist på vitamin D3 (kolekalciferol) i embryon under utveckling i ägg som ledde till döden före skuggning⁵.  

Under den nuvarande antropocenperioden (dvs mänsklighetens period) hävdar vissa forskare att ett sjätte massutdöende redan för närvarande pågår tack vare mänskliga miljöfrågor som klimatförändringar, föroreningar, avskogning, global uppvärmning, etc. Detta är baserat på på uppskattningar av nuvarande utrotningshastigheter för arter, som befinns ligga i samma intervall som arters utrotningshastigheter för tidigare massutrotningar¹. Faktum är att resultat från en annan studie bekräftar att den nuvarande utrotningshastigheten för biologisk mångfald är mycket högre än utrotningsfrekvensen för de fem tidigare massutdöendena som erhållits från fossilregistret ^6,7,8 och bevarandeinitiativen verkar inte hjälpa mycket⁸. Dessutom finns det andra konstgjorda faktorer som kärnvapenkrig/katastrof som har potential att utlösa massutrotning. Trots globala kollektiva steg och konsekventa ansträngningar mot nedrustning, begränsning av klimatförändringar, minskning av koldioxidutsläpp och artbevarande, föreslår vissa forskare att man ska minska omfattningen av det mänskliga företaget, krympning av den mänskliga befolkningen genom att ytterligare minska födelsetalen och slutet på "tillväxten" mani'⁹.  

Liksom den senaste utrotningen i slutet av krita, alla framtida miljökatastrofer som härrör från möjliga effekter från plats och/eller från massiva vulkanutbrott kan också utgöra en allvarlig existentiell utmaning inför mänskligheten eftersom i det långa loppet, som alla planet, Jorden kommer att hotas av nedslag från plats (såväl som av vulkanutbrott) som kulminerar i att fotosyntesen upphör på grund av långvarigt mörker och därför kommer alla primärproducerande växter och beroende djurarter att möta decimering. 

Kolonisering av djup plats och att avleda jordbundna asteroider bort från jorden är två möjliga reaktioner från mänskligheten på de existentiella hoten från nedslag från plats. NASA: s artemis Månen Mission är en början mot djupet plats mänsklig bostad för att göra människor till en multi-planet arter. Detta program kommer inte bara att skapa långsiktig mänsklig närvaro på och runt Månen men också undervisa lektioner som förberedelser för mänskliga uppdrag och bostäder på mars. Artemis uppdrag kommer att bygga ett basläger på månens ytan för att ge astronauterna ett hem att bo och arbeta på Månen. Detta kommer att vara den första instansen av människor som lever på ytan av en annan himlakropp¹⁰. NASA: s planet försvar DART Mission ska testa en metod för att avleda en asteroid bort från jorden. Båda dessa plats uppdrag har betydande löften för att mildra existentiella utmaningar för mänskligheten som orsakas av påverkan från plats. 

 ***   

DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2208231

***

Referenser:  

1. Khlebodarova TM och Likhoshvai VA 2020. Orsaker till globala utrotningar i livets historia: fakta och hypoteser. Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii. 2020 jul;24(4):407-419. DOI: https://doi.org/10.18699/VJ20.633 | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7716527/  

2. Wu, Y., Chu, D., Tong, J. et al. Sexfaldig ökning av atmosfärisk pCO2 under Perm-Trias massutdöendet. Nat Commun 12, 2137 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-22298-7  

3. Schulte P., et al, 2010. Chicxulub-asteroidpåverkan och massutdöende vid gränsen mellan krita och paleogen. VETENSKAP. 5 mars 2010. Vol 327, nummer 5970. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1177265 

4. Chiarenza AA et al, 2020. Asteroidnedslag, inte vulkanism, orsakade dinosaurieutrotningen i slutet av krita. Publicerad 29 juni 2020. PNAS. 117 (29) 17084-17093. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2006087117  

5. Fraser, D. (2019). Varför dog dinosaurierna ut? Kan kolekalciferol (vitamin D3) brist vara svaret? Journal of Nutritional Science, 8, E9. DOI: https://doi.org/10.1017/jns.2019.7  

6. Barnosky AD, et al, 2011. Har jordens sjätte massutrotning redan anlänt? Natur. 2011;471(7336):51-57. DOI: https://doi.org/10.1038/nature09678  

7. Ceballos G., et al, 2015. Accelererade moderna mänskligt inducerade artförluster: Inträde i den sjätte massutrotningen. Sci. Adv. 2015;1(5): e1400253. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1400253  

8. Cowie RH et al, 2022. The Sixth Mass Extinction: fakta, fiktion eller spekulation? Biologiska recensioner. Volym 97, nummer 2 april 2022 Sidor 640-663. Första gången publicerad: 10 januari 2022. DOI: https://doi.org/10.1111/brv.12816 

9. Rodolfo D., Gerardo C. och Ehrlich P., 2022. Circling the drain: the extinction crisis and the future of humanity. Publicerad:27 juni 2022. Philosophical Transactions of The Royal Society Biological Sciences. B3772021037820210378 DOI: http://doi.org/10.1098/rstb.2021.0378 

10. Prasad U., 2022. Artemis Moon Mission: Towards Deep Space Human Habitation. Vetenskaplig europeisk. Publicerad 11 augusti 2022. Tillgänglig på http://scientificeuropean.co.uk/sciences/space/artemis-moon-mission-towards-deep-space-human-habitation/  

***