Kokkels domineren onze stranden. Je graaft ze. Je stoomt ze. Je eet ze per liter op. Brachiopoden? Niet zo veel. Je vindt ze zelden. Als je dat doet, herken je ze op het eerste gezicht waarschijnlijk niet als mosselen, maar evolutionair gezien zijn ze totaal verschillend. Ze overleefden de Grote Sterven ternauwernood. De bijna-uitgewist-geschiedenis van de brachiopode is een verhaal over metabolische zwakte die een vijandige wereld tegenkomt.
Een nieuwe studie van Stanford werpt licht op deze eeuwenoude tragedie. Het gaat niet alleen om welke dieren waar waren. Het gaat over wat hun lichaam fysiek aankan.
De fysiologische voorsprong bij uitstervingsgebeurtenissen
We weten waardoor 252 miljoen jaar geleden 96% van het leven in de oceaan omkwam. De vulkanen van de Siberische vallen ontketenden hitte. Ze lieten koolstofdioxide vrij. Ze haalden zuurstof uit de zeeën. Maar waarom verdwenen sommige groepen terwijl andere floreerden? Waarom werden langzaam bewegende bodemvissen verpletterd terwijl behendige zwemmers en gravers zich aanpasten?
Het antwoord ligt in hoe organismen zuurstof verwerkten toen hun wereld in brand vloog.
Onderzoekers onder leiding van Jose Andres Marquez en Erik Anders Sperling keken verder dan het fossielenbestand. Fossielen vertellen ons wat er leefde. Ze verklaren niet altijd waarom bepaalde stofwisselingen faalden toen de hitte steeg. Het team bestudeerde levende afstammelingen van zowel Paleozoïsche reuzen (de verliezers) als moderne overlevenden.
Metabolisme versus temperatuur
Brachiopoden zijn efficiënt. In koele, stabiele wateren werkt hun energiezuinige levensstijl. Ze filteren deeltjes. Ze zitten stil. Ze besparen calorieën.
Maar efficiëntie is een valkuil als de temperatuur stijgt.
“Brachiopoden en andere organismen met een laag metabolisme hadden een zeer smal bereik voor het tolereren van hoge temperaturen.”
Wanneer water opwarmt, versnellen de chemische reacties in een organisme. De vraag naar zuurstof schiet omhoog. Tegelijkertijd houdt warm water minder zuurstof vast dan koud water. Het is een wrede paradox. Dieren die meer gas nodig hebben, vinden er minder van.
Langzame stofwisselingen zoals die van de brachiopoden konden hun zuurstofinname niet snel genoeg opvoeren. Ze stikten niet alleen door een gebrek aan zuurstof in het water, maar ook door een intern onvermogen om het weinige dat er nog over was te verwerken.
Hoe actieve overlevenden met hitte omgingen
Moderne overlevenden zoals mosselen, slakken en zeesterren zijn anders. Ze zijn rommelig. Ze verbruiken energie. Ze bewegen.
Maar deze hoogenergetische motor geeft ze een superkracht: plasticiteit. Toen de temperatuur tijdens het uitsterven steeg, konden deze dieren hun ademhaling verhogen. Ze beschikten over de spier- en ademhalingsapparatuur om meer zuurstof op te nemen en te gebruiken. Ze hadden de ‘uitrusting’, zoals Sperling het zegt, om met stress om te gaan.
Dit is hoe verschillende fysiologische toleranties de uitstervingspercentages bepaalden.
De onderzoekers plaatsten dieren uit beide groepen in gecontroleerde kamers. Ze keken naar hun zuurstofverbruik terwijl ze het opwarmende water simuleerden.
- Brachiopoden overleefden beter in koele omstandigheden met laag zuurstof.
- Ze stierven eerst toen er warmte werd toegevoegd.
- Actieve tweekleppige dieren en weekdieren konden veel beter met de hitte omgaan omdat hun systemen de zuurstofopname konden opreguleren.
De opkomst van weekdieren en moderne zeeën
Dit biologische filter heeft de oceaan opnieuw vormgegeven.
Vóór 252 miljoen jaar waren brachiopoden dominant. Ze bedekten de zeebodem. Nu? Er zijn nog minder dan 400 soorten over. Daarentegen explodeerden tweekleppige dieren (kokkels, oesters, mosselen) en buikpotigen (slakken). We tellen nu tussen de 10.00 en 15.00 tweekleppige soorten.
Waarom domineerden bivalven de oceanen na het uitsterven?
Omdat ze heter konden ademen. Omdat hun spieren een verschuiving naar graven, kruipen en verbergen voor de veranderende chemie zouden kunnen bewerkstelligen. De oceanen waarin we vandaag de dag zwemmen, worden bevolkt door harde, snelle en hongerige mensen. De stilte van de brachiopoden was geen partij voor de chaotische nieuwe wereld.
De waarschuwing in oude schelpen
De verzuring van de oceaan heeft de zaken waarschijnlijk nog erger gemaakt voor de bouwers van schelpen. Maar het belangrijkste doodsmechanisme was door hitte veroorzaakte hypoxie. De oceaan kon geen zuurstof vasthouden en eiste meer.
De vergelijking met vandaag is schril.
Tijdens de Grote Stervende periode steeg de temperatuur op aarde gedurende duizenden jaren met 8 tot 12 graden Celsius. Vandaag voorspellen we een stijging van 1,5 tot 4 graden tegen 2100. Dat is sneller. Dat is gecomprimeerd.
‘Het slechte nieuws is dat we in de worstcasescenario’s op koers liggen voor het Perm-niveau van opwarming’, waarschuwt Sperling.
Dieren met een rigide, langzame stofwisseling zijn nog steeds bij ons. Denk aan koraalriffen. Ze bleken als het water maar een klein beetje opwarmt. Ze zijn hun buffer kwijt. We zien de fysiologische kwetsbaarheid van oude overlevenden terugkeren.
Kunnen we het repareren? Uit het onderzoek blijkt dat dit wel kan. We kunnen het traject veranderen. Maar we kunnen de wetten van de chemie niet veranderen. Warm water bevat minder zuurstof. De biologie eist er nog steeds van. De wezens die het goed doen, zullen degenen zijn die deze kloof kunnen overbruggen. De mosselen hebben zich aangepast. Zullen wij?
