NeoFronteras

Sobre la explosión del Cámbrico

Área: Geología — Lunes, 23 de Abril de 2012

Un cambio en la química oceánica obligo a los animales a producir una biomineralización que más tarde dio lugar a caparazones, huesos y dientes.

Foto
En el Gran Cañon del Colorado se puede ver la Gran Uniformidad. Fuente: Jack Share.

Hace un tiempo que no cubrimos en NeoFronteras la fabulosa explosión del Cámbrico. Ese evento que llenó de complejidad un mundo que hasta ese momento era bastante aburrido. Durante miles de millones de años la Tierra sólo estuvo habitada por microorganismos. Incluso desde que la célula eurcariota apareció se tardo un tiempo considerable para que evolucionaran seres pluricelulares, algo que se estima que ocurrió hace más de 800 millones de años. Pero tuvo que transcurrir aún más tiempo hasta que hace 540 millones de años surgieran seres complejos y una increíble variedad de formas animales y filos. Es lo que se ha llamado Explosión del Cámbrico.
El análisis de esta transición se dificulta por las escasas posibilidades que tienen los seres de cuerpo blando de dejar fósiles en el registro fósil y a que muchas rocas que se formaron inmediatamente antes de esa transición han desaparecido en su mayor parte del registro geológico. Esto es algo de lo que ya se dio cuenta Darwin en su día. Las rocas cámbricas suelen estar sobre otras mucho más antiguas conocidas como la Gran Uniformidad. Esta Gran Uniformidad se puede encontrar en muchos sitios del mundo, como el Gran Cañón del Colorado.
Hasta ahora se creía que lo que facilitó esta transición biológica en el Cámbrico fue la subida de los niveles de oxígeno atmosférico y que esto permitió el surgimiento de seres móviles que podían obtener sus grandes necesidades de energía a través de la respiración aeróbica. La aparición de la depredación y la carrera de armamentos y competitividad que le siguieron hicieron el resto.
Según un nuevo estudio la alcalinización tóxica de los océanos de la época hizo que la vida floreciera.
Shanan Peters (University of Wisconsin-Madison) y Robert Gaines (Pomona College) sugieren que la desaparición de esas rocas previas al Cámbrico se debería a su disolución en unos océanos. Han encontrado pruebas de que los océanos cámbricos eran ricos en minerales procedentes de la erosión meteorológica de rocas y que los convirtieron en alcalinos. Lo que no está claro es qué es lo que disparó esta erosión.
Los océanos se tornaron tóxicos y los animales que allí había tuvieron que desarrollar bombas de calcio en sus células para que dicho elemento no se acumulara en sus cuerpos y esto permitió la creación de conchas y caparazones, así como de huesos.
Según Peters, la Gran Uniformidad es una superficie geomórfica prominente que no se da en el resto del registro geológico y que se asienta sobre rocas ígneas y metamórficas más antiguas formadas miles de millones de años antes en las profundidades de la corteza terrestre. Recordemos que las rocas más interesantes desde el punto de vista paleontológico son las rocas sedimentarias. Sobre la Gran Uniformidad se asientan las rocas cámbricas que se formaron por deposición en el fondo de mares someros. La magnitud de la Gran Uniformidad no tiene rival en el registro geológico.
Esta ausencia de rocas hizo pensar a estos investigadores que quizás esto fuera precisamente la clave de todo y de la explosión cámbrica.
Estos investigadores recolectaron más de 20.000 muestras rocosas a lo largo de Norteamérica y encontraron múltiples pistas, como depósitos minerales inusuales con una geoquímica distintiva, que apuntaban a una conexión entre cambios físico-químicos y efectos biológicos.
El relato de estos investigadores es como sigue. Durante el Cámbrico los mares cámbricos someros avanzaban y retrocedían reiteradamente erosionando la superficie rocosa continental. Este proceso expuso la superficie que había debajo a los elemento y al aire. Se dieron reacciones químicas que liberaron iones de calcio, hierro, potasio y también silicatos, y estos materiales terminaron en los océanos cambiando su química. La base rocosa que fue cubierta por los depósitos cámbricos es la frontera ahora conocida como la Gran Uniformidad.
Hay pruebas de estos cambios en la química oceánica, tales como altos niveles de minerales carbonatados y lechos extensos de glauconita, un mineral rico silicio, hierro y potasio.
El aporte de iones puso en dificultades a los animales que había en los océanos, pues el cuerpo necesita mantener un equilibrio osmótico para funcionar correctamente. La única manera de sobrevivir era desarrollar sistemas que permitiera deshacerse de los iones sobrantes y un modo de hacerlo es formar biominerales como el fosfato cálcico de nuestros huesos y dientes, el carbonato cálcico de los invertebrados con caparazón o concha y la sílice de los radiolarios y esponjas. Fueron precisamente estas características las que aparecieron durante la explosión del Cámbrico.
El desfase entre la aparición de los animales y la biomineralización es notable, por lo que parece que la biomineralización no evolucionó como lo haría un rasgo más, sino por una respuesta al cambio de química oceánica. Una vez que apareció esta capacidad entonces se usó para otras funciones y la evolución tomó otros rumbos. Aparecieron huesos y exoesqueletos que dieron estabilidad y estructura a los cuerpos, dientes y pinzas para atacar conchas y caparazones para defenderse del ataque de los depredadores.
Por tanto, y según esta hipótesis, la formación de la Gran Uniformidad habría disparado la explosión del Cámbrico y, al igual que dijo Claude Debussy sobre que la música era el espacio entre las notas, la falta de información en el registro geológico nos habla de los procesos que controlaron los cambios en nuestro planeta en esa época.
Naturalmente esta teoría no es incompatible con las anteriores. Puede que la aparición de oxígeno en grandes cantidades tenga que ver con esto de alguna manera. El tiempo dirá si todas estas piezas terminan por encajar.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.

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6 Comentarios

  1. daniel:

    Tenemos huesos porque nuestros antepasados los tenían, así hasta los primeros peces. Más allá de los agnatos es una cuestión filosófica de tipo aristotélico sobre las (cuatro) causas, si los huesos y dientes son adaptaciones útiles en sí mismas o efectos colaterales de la alcanización de los océanos primitivos. De no haber ocurrido la disolución de minerales, ¿habrían aparecido los vertebrados?. En otro planeta terrestre con mares distintos, ¿habrá conchas y huesos de todas formas?

  2. tomás:

    Si no hubiera habido materia de la que obtener la necesaria para hacer los huesos o las cochas, caparazones, etc., éstos no hubieran podido construirse -es obvio-. Por tanto la cuestión que plantea “daniel” es que si no hubiese habido ningún mineral, no habría dientes ni esqueletos; si hubiese habido otros materiales, seguramente se habrían utilizado para cosa similar y si no hubiese habido nada útil pues todo organismo sería blando, quizá como una medusa o, a lo más, como un gusano. Pero dada la existencia de un material apropiado, la evolución ha demostrado que huesos y dientes son adaptaciones útiles en sí mismas. Si no, no se hubiesen dado o, probado un ensayo inútil, habrían desaparecido.

  3. daniel:

    Estimado tomás:
    Yo también creo que se habrían utilizado otros materiales, pero es pura especulación ya que de momento sólo tenemos un ejemplo de vida, que es la vida en la Tierra. Este es un tema muy dado a la divagación y el entretenimiento intelectual. Por ejemplo lo ha abordado François Jacob en “El juego de lo posible”, libro de fácil lectura que recomiendo. Otro libro recomendable es “El azar y la necesidad” de Jacques Monod. Monod y Jacob recibieron el premio Nobel de Fisiología o Medicina conjuntamente junto a André Lwoff en 1965.
    Hay muchos “¿Y sis?” en la evolución. ¿Y si el meteorito que acabó con los dinosaurios hubiese sido más pequeño?, ¿y si hubiese sido más grande? ¿y si no hubiese caído?, ¿cómo sería la vida hoy?

  4. NeoFronteras:

    Pues sí. Se puede especular todo lo que queramos, pero como no podemos rebobinar hacia atrás y ver que pasaría si… entonces no podemos saberlo. Naturalmente hay especulaciones más fundadas que otras.

  5. sr snark:

    Hola, buenas.
    Como sólo tangencialmente esto va a ser un comentario científico, empezaré dando las gracias por esta página, de la que soy lector asiduo y propagador en la medida de mis circunstancias. Me he puesto a leer el artículo, uno de mis pequeños placeres, y de buenas primeras me topo con la frase “Incluso desde que la célula eurcariota fue creada se tardo un tiempo considerable en crear seres pluricelulares…”!! ¿No parece mucha “creación” en una sola frase? No es que me moleste, es que me alarma que en una página de ciencia se utilice de esta manera el lenguaje o, dicho de otra manera, se sea tan alegremente permeable a las “creaciones”. Ya sé que todos estamos sometidos a un bombardeo pesado a la hora de utilizar el lenguaje pero, ¿no os parece que deberíamos llevar un poco más de cuidado en no dejarnos colonizar por el lenguaje magufo? A vuestra consideración lo dejo. Y gracias otra vez.

  6. NeoFronteras:

    Pues sí, mejor eliminemos la palabra crear en este contexto, no sea que alguno lo interprete mal. No haría falta para alguien mediamente inteligente, pero últimamente prolifera algún que otro creacionista por aquí y es mejor no darles alas.

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