Un equipo internacional de científicos ha
hallado la respuesta a cómo surgieron los primeros animales en la Tierra en
antiguas rocas sedimentarias del centro de Australia.
Una súbita expansión planetaria de algas
oceánicas que se produjo hace 650 millones de años fue el acontecimiento que
transformó la vida en la Tierra. Tomando como pruebas trazas invisibles de
biomoléculas desenterradas debajo del desierto australiano, esa es la hipótesis
que argumentan geoquímicos y paleontólogos en el número de
Nature de esta semana.
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| Los investigadores pulverizaron rocas sedimentarias antiguas y extrajeron moléculas grasas de organismos ancestrales (Stuart Hay/Universidad Nacional de Australia) |
Esas biomoléculas grasas son la prueba de una
explosión cuantitativa de algas en los océanos que, a su vez, estimuló un
cambio en la red trófica que permitió que los primeros animales microscópicos
evolucionaran. Esa sería la causa de una de las más profundas transiciones
ecológicas y evolutivas en la historia de la Tierra.
Los acontecimientos tuvieron lugar cien
millones de años antes de la llamada Explosión Cámbrica, una erupción de vida
compleja registrada en fósiles alrededor del mundo que desconcertó a Darwin y
siempre insinuó algún tipo de prehistoria biológica. La Explosión Cámbrica o
Radiación Evolutiva del Cámbrico fue la aparición repentina (desde un punto de
vista geológico) y rápida diversificación de organismos macroscópicos
multicelulares complejos en los inicios de dicho periodo hace 542/530 millones
de años (Ma). Este período marca una brusca transición en el registro fósil
con la aparición de los miembros más primitivos de muchos filos de metazoos
(animales multicelulares).
Desde hace mucho tiempo se han reconocido
testimonios fósiles dispersos de esos organismos multicelulares precursores,
pero las causas que impulsaron su aparición han sido muy debatidas. Pero
cualquiera que fuera la hipótesis discutida, la comunidad científica está de
acuerdo en considerar a es período como el más “revolucionario” en la historia
de la Tierra, y no solamente para la extraordinaria y rápida diversificación
biológica, sino también por violentos cambios climáticos que los paleontólogos
siempre han pensado que estaban ligados a los cambios en los organismos.
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| Una de las más vivas descripciones de la Explosión Cámbrica puede encontrase en este libro del gran divulgador de la Paleontología Stephen Jay Gould |
El contexto era el de un planeta que antes
había tenido durante mucho tiempo océanos sostenibles para la vida y un clima
benigno. Sin embargo, durante más de tres mil millones de años –hace unos 3.800
Ma de acuerdo con la mayoría de las estimaciones- toda la vida era unicelular y
en su mayoría bacteriana. Durante todo ese tiempo había existido poca
innovación evolutiva.
Algunas algas, estructuralmente más complejas
que las bacterias, pero aún unicelulares, llevaban más de 1.000 Ma en esos
océanos, pero sin causar demasiado impacto ecológico. Esos son lo que algunos
paleontólogos denominan los "mil millones de años aburridos". Los organismos grandes y complejos aparecen en
el registro fósil hace unos 600 millones de años. Con su ADN empaquetado de
forma segura dentro de un núcleo, los llamados eucariotas, como todos los
animales y plantas de hoy, tenían una ventaja evolutiva sobre las procariotas
bacterianos que parecían incapaces de evolucionar.
Según el nuevo estudio, todo eso cambió hace
unos 650 Ma. No hay fósiles de algas de ese tiempo, pero el equipo de
investigación de la Universidad Nacional de Australia ha rastreado restos
moleculares de sus paredes celulares, que han resultado ser moléculas
estrechamente relacionadas con el colesterol en nuestros cuerpos, el componente
químicamente más estable de cualquier organismo: la grasa.
Después de que todas las otras huellas
celulares hubieran desaparecido por degradación química, las moléculas de grasa
permanecieron y fueron incorporadas a los sedimentos, los cuales acabaron
cementados en el lecho rocoso de Australia. Cientos de millones de años más
tarde, los investigadores han perforado hasta donde se encontraba y han logrado
analizar las moléculas orgánicas.
Las muestras que han encontrado indican que
la población de algas se incrementó entre cien y mil veces, y la diversidad
experimentó un “Big Bang” sin precedentes que nunca más volvió a repetirse. Ese
cambio ecológico sucedió justo después de una de las mayores catástrofes
ambientales que haya experimentado la Tierra: el período denominado "La Bola de Nieve
Terrestre", cuando el hielo se extendía de polo a polo y las
temperaturas del ecuador podrían haber caído a -60 ºC. Vean las oscilaciones de
los casquetes de hielo en este
vídeo de la NASA.
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| Imagen recreada de la Bola de Nieve Terrestre (izquierda) y de la Tierra actual. Foto. |
El episodio terminó una vez transcurridos 50
Ma, cuando la acumulación de CO2 volcánico en la atmósfera creó una
especie de colosal invernadero planetario que derritió el hielo provocando con
ello un segundo cataclismo. La conexión entre esos cambios geológicos y la
explosión biológica se debió muy probablemente a que la extraordinaria actividad
glaciar molió las rocas continentales, liberando nutrientes fosfatados que
luego fueron depositados en los océanos a medida que avanzaba el deshielo.
El fósforo es
un nutriente limitante de la productividad primaria en los océanos y es
importante en la regulación del estado redox del sistema océano-atmósfera. En
2010 y 2017, un grupo de investigadores publicaron, también en Nature, sendos
estudios (1,
2)
en el que ofrecieron los resultados de varios análisis encaminados a la
evaluación del reservorio de fosfato marino usando la proporción fósforo /
hierro en rocas sedimentarias ricas en óxido de hierro a través del tiempo.
Encontraron concentraciones de fosfato relativamente constantes durante los
últimos 542 Ma. Pero lo más interesante es que sus datos también indicaban
altas concentraciones de fosfato disuelto como consecuencia de las glaciaciones
de la "Bola de Nieve Terrestre" hace unos 700 millones de años, lo
que – sugirieron- podría haber dado lugar a altos índices de productividad
primaria, cementación del carbono orgánico y aumento de los niveles de oxígeno
atmosférico, que debió allanar el camino para la evolución de los metazoos.
La “revolución verde” agrícola actual depende
de los fosfatos excavados en minas gigantes de todo el mundo, por lo que no es
descabellado pensar que la revolución biológica pre-Cámbrica pudo haber sido
alimentada de la misma manera, según piensan los investigadores que suscriben
el artículo. El aumento en la poblaciones de algas sucedió justo en el momento
en el que los primeros animales aparecieron en la Tierra. Su evolución hacia
formas de vida más grandes y complejas se debió al cambio positivo en energía y
nutrientes que crearon las algas, sustento de todas las cadenas tróficas.
El artículo
publicado esta semana, apoya esa hipótesis. En este vídeo pueden ver un breve
resumen de la misma explicada por los dos primeros firmantes del artículo. ©
Manuel Peinado Lorca. @mpeinadolorca.