NeoFronteras

El aumento de oxígeno produjo la explosión del Cámbrico

Área: Geología — jueves, 14 de diciembre de 2006

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Representación artística de la vida cámbrica. En primer plano Anomalocaris. Foto: Conway Morris, S.

Durante muchos miles de millones de años la vida sobre este planeta fue muy aburrida y monótona. Durante gran parte de ese tiempo prácticamente consistió en organismos unicelulares. Sin embargo súbitamente surgieron organismos pluricelulares y complejos. Se cree que el cambio pudo tener lugar por un aumento brusco del contenido en oxígeno de los océanos primitivos, cosa que ahora parece cofirmarse.
Hace solamente unos 550 millones de años una increíble explosión de vida animal sucedió sobre la Tierra. Entonces las formas de vida simples, principalmente las unicelulares que dominaron la tierra durante más de 3000 millones de años, cedieron el testigo a formas multicelulares y complejas. Justo después muchos planes corporales fueron inventados simultáneamente y nuevos seres, mucho más modernos, poblaron la Tierra. Éstos fueron los antepasados de los metazoos que ahora pueblan la Tierra. Vinieron los trilobites y muchos otros seres ya extintos. Entre otros apareció Pikaia, el primer cordado del que se tiene noticia y cuyo linaje generó con el tiempo todos los vertebrados, incluyendo al ser humano.
Lo expertos no están seguros de la razón para semejante explosión de vida, pero en los estratos geológicos hay claramente un antes y un después en variabilidad fósil. Muchos científicos creen que el aumento del oxígeno fue el causante de este fenómeno. Esta teoría ha sido la favorita durante bastante tiempo, pero hasta ahora no se habían encontrado muchas pruebas que la justificasen. Ahora dos grupos distintos de geólogos han encontrado pruebas en los campos petrolíferos de Oman y en Terranova de cómo la vida sobre la Tierra cambio hace 550 millones de años en favor de los seres multicelulares complejos.

El primer grupo de investigadores del MIT, del Caltech y de Indiana University demuestran que la oxigenación de los océanos mundiales cambió súbitamente justo durante la explosión del Cámbrico.
Aunque ya había vida antes, el oxígeno empezó a acumularse hace 2300 millones años como subproducto de la fotosíntesis, cosa que ocurrió en una serie de pasos. Durante la mayor parte del tiempo la concentración de ese oxígeno era muy baja y no podía dar soporte a una vida animal compleja, demandante de altas concentraciones del gas necesario para respirar. El último paso es el que describen John Grotzinger y Dave Fike, entre otros, en el artículo publicado en Nature el 7 de diciembre.
Han analizado testigos de roca procedentes de perforaciones de 3000 m de profundidad en los campos petrolíferos de Oman. El análisis de los isótopos de azufre y carbono del material que contienen indican que las condiciones oceánicas que originaron los depósitos de Oman son muy diferentes a las actuales. En esos océanos había una capa superior oxigenada y otra inferior pobre en oxígeno. Sin embargo, en los océanos actuales todas las capas están oxigenadas.
La vida orgánica en capas pobres en oxígeno en un océano que no se mezcla sólo puede prosperar si es unicelular, pues la vida multicelular no puede sobrevivir en un ambiente con esas condiciones. Con una cantidad limitada de oxígeno la vida entonces sólo puede ser unicelular. Esa es la razón por la que durante 3 mil millones de años la vida fue sólo unicelular.
Hace 550 millones de años, según las pruebas encontradas, los océanos empezaron a agitarse y mezclarse, y como resultado se obtuvo un océano completamente oxigenado. Este descubrimiento apoya por tanto la hipótesis que los expertos sostenían sobre la explosión de vida multicelular.

Otro grupo de investigadores en el que participa Guy Narbonne de Queen’s University en Kingston, (Ontario, Canada) aporta más pruebas que apoyan la teoría del oxígeno. Ha encontrado las formas de vida compleja más antiguas conocidas entre dos capas de arenisca en Terranova (Canadá) que corresponden a animales de cuerpo blando de la fauna del ediacarense, y que poblaron el fondo del mar 5 millones de años después de la subida del nivel de oxígeno. Tienen una edad de 575 millones de años, justo cuando terminaba la glaciación Gaskiers.
La glaciación Gaskiers, que finalizó hace 580 millones de años, cubrió hasta entonces casi todo el planeta con diversas capas de hielo. Según este investigador un súbito aumento en la concentración de oxígeno ocurrió tras el deshielo. En las rocas de la península de Avalon (Terranova) se puede apreciar el súbito cambio. Los depósitos que formaron las rocas antes de la explosión de vida se formaron en ausencia de oxígeno y carecen de fósiles correspondientes a animales pluricelulares. Las rocas que corresponden al tiempo inmediatamente después al deshielo y que, según los análisis, se formaron en presencia de oxígeno (como mínimo un 15% de los niveles actuales) contienen además los fósiles mencionados, y de los que han encontrado ejemplares de hasta dos metros de longitud.
El análisis está basado en el contenido de hierro y en los isótopos de azufre. En aguas sin oxígeno los sedimentos tienden a acumular cantidades relativas pequeñas de hierro reactivo (como óxido de hierro, carbonatos y sulfatos). Al parecer el color de la roca cambia en una escasa distancia (escaso tiempo en lectura geológica de los estratos), indicando las diferentes concentraciones minerales y la transición en el oxígeno.
Narbonne hipotetiza que el deshielo aportó nutrientes al océano primitivo que alimentaron el fitoplankton (formado por plantas unicelulares) y que la proliferación de éste fue la causante del aumento del oxígeno al bombear este gas a la atmósfera gracias a la fotosíntesis. El oxígeno del aire pasó finalmente al mar y disparó la radiación de vida animal compleja.
Los primeros seres de la fauna de Ediacara son por tanto de hace 575 millones de años (puede haber fósiles complejos más antiguos y no encontrados hasta ahora, o que hubiera vida compleja más antigua y no dejara huellas fósiles) y sólo 10 millones de años después había una rica comunidad de seres en el suelo marino que vivían del filtrado del agua (esponjas y similares) de forma pasiva. Los animales adquirieron la movilidad hace 555 millones de años y la explosión del Cámbrico propiamente dicha se dio hace 542 millones de años, la época de los trilobites, cordados y demás seres fascinantes.
El aumento brusco en la disponibilidad de oxígeno de los océanos primitivos de hace unos 580 millones de años hizo que la vida, dominada hasta entonces por microorganismo, produjo una gran explosión y diversificación de nuevos diseños biológicos que dio finalmente origen a todas las formas de vida compleja que conocemos, incluyendo nuestro phylum o tipo de organización y los de los otros metazoos, y todo ello en sólo unos pocos millones de años. Darwin, al que este problema le producía perplejidad, estaría satisfecho se saber finalmente la razón.

Artículos originales:
– Fike D. A., Grotzinger J. P., Pratt L. M.&Summons R. E., . Nature, 444 . 744 – 747 (2006).
– Canfield D. E., Poulton S. W.& Narbonne G. M., . Science, Late-Neoproterozoic Deep-Ocean Oxygenation and the Rise of Animal Life Science advance online publication October 27, 2006 (doi:10.1126/science.1135013) (2006).

Referencias y fuentes:
Caltech.
Queen’s University.
En NeoFronteras.

Libros: “La vida maravillosa” de Stephen Jay Gould.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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4 Comentarios

  1. judith:

    Es sorprendente imaginar como los seres unicelulares se organizaron durante la época de la explosión del Cámbrico para formar sistemas de vida en las que cada célula tomara una función específica para formar una unidad de vida superior (un cuerpo). ¿Cómo es posible eso? Me pregunto por qué. No comprendo de dónde surgió una comunicación inteligente para la organización tan específica de un sistema viviente si sólo se trataba de células. Es sorprendente.

  2. NeoFronteras:

    Pues sí Judith, es un tema fascinante que como muchas cosas la ciencia no ha resuelto del todo todavía.
    La evolución y su herramienta principal, la selección natural, es de suponer que pudieron hacerlo en algunos millones de años. Los detallés habrá que investigarlos, si podemos.

  3. karen:

    creo que deberian ser mas especificos al dar informacion sobre materias que nos imteresan diarimente no estoy diciendo que esta pagina sea mala pero solo creo que deberian ser mas justos y presisos

  4. NeoFronteras:

    Esta web es un medio de difusión para algunos de los avances que se dan en el mundo científico y tecnológico, no pretende sustituir a las publicaciones tradionales. Por tanto es lógico que no se sea preciso del todo.
    Aun así, el uso del modo condicional es apropiado. La razón es que algunos resultados que se publican no están del todo establecidos. En la ciencia no hay verdades absolutas dogmáticas.
    No obstante en esta noticia en concreto se dan las referencias originales de los artículos de investigación que dieron lugar a la noticia y tres enlaces a notas de prensa y otra noticia asociada.
    El grado de “precisión” es el que el lector se tome la molestia de alcanzar.
    En cuando a lo de “justos”, simplemente no entendemos lo que quiere decir.

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