La evolución puede haber estado a la espera de una
respiración idónea de oxígeno, según señala el investigador Chris Reinhard, del
Instituto de Tecnología de Georgia, en Estados Unidos, cuyo equipo está
rastreando las concentraciones de O2 en los océanos, donde se desarrollaron los
primeros animales.
Un par de veces en 4.000 millones de años, la evolución se
ha ralentizado hasta casi detenerse y ha pasado un eón antes de que pudieran
surgir formas de vida más complejas, como animales simples.
La evolución puede
haber estado a la espera de una respiración idónea de oxígeno, según señala el
investigador Chris Reinhard, del Instituto de Tecnología de Georgia, en Estados
Unidos, cuyo equipo está rastreando las concentraciones de O2 en los océanos,
donde se desarrollaron los primeros animales.
"El oxígeno atmosférico
tenía un valor de 'x' en aquel entonces, por lo que asumimos que todo el océano
es un vaso de precipitados que se equilibra con ese valor", señala
Reinhard. Entonces, todos los animales en evolución en todas partes tendrían la
misma concentración de oxígeno para vivir.
Pero los océanos son expansivos y
asimétricos: con unas zonas profundas, otras menos, heladas en los polos y
espesas en la circunferencia. Las turbulencias, las corrientes y las
temperaturas distribuyen los sedimentos, las algas, la sal --y los gases como
el oxígeno-- en depósitos desiguales. Los océanos dejan algunas zonas repletas
y otras vacías y luego reorganizan sus cargas. Incluso hoy en día, las
concentraciones de oxígeno disuelto varían ampliamente de región a región y de
océano a océano.
El doctor Reinhard, profesor asistente de la Facultad de
Ciencias de la Atmósfera y de la Tierra de Georgia Tech, y su equipo modelaron
cómo el oxígeno entró en los océanos y la atmósfera a partir de fuentes
acuáticas, y cómo los océanos podían haberlo mezclado durante mediados y
finales del Proterozoico --hace entre 600 y 1.800 millones de años, cuando la
atmósfera de la Tierra tenía solamente una parte del oxígeno respirable que
posee en la actualidad.
En el modelo, el océano no participaba o participaba
por igual, sino que en su lugar empujaba el O2 disuelto en áreas de
concentración que cambiaron severamente a medida que las correspondientes
concentraciones en la atmósfera crecían. Esto tiene implicaciones para la forma
en la que los científicos piensan en el marco de tiempo para la evolución de
los animales en la tierra y para las estimaciones futuras de la probabilidad de
que haya vida compleja en exoplanetas.
Los resultados y parámetros detallados
del modelado se describen en un artículo publicado este lunes en 'Proceedings
of the National Academy of Science'. La investigación fue financiada por la
'National Science Foundation' y el Instituto de Astrobiología de la NASA.
OCÉANOS POCO PROPICIOS A LA EVOLUCIÓN EN EL PROTEROZOICO
Los humanos y los
animales grandes de hoy en día se habrían sofocado rápidamente en un mundo
similar al proterozoico y, según la investigación de Reinhard, sus océanos
pueden no haber sido tan propicios para la evolución como se pensaba
anteriormente. "Lo que realmente importa para la evolución temprana de los
animales es el oxígeno del océano. Hasta cierto punto, realmente lo que importa
es el oxígeno del mar a poca profundidad", dice Reinhard.
Esas aguas poco
profundas del océano se llaman regiones bentónicas y en el Proterozoico,
recibieron mucha luz solar y nutrientes clave para la evolución. Incluso hoy en
día, están llenas de vida, lo que las hace lugares populares para el buceo y la
pesca. Pero el nuevo modelo muestra que los niveles de oxígeno pueden haber
habido poco fiables durante mediados y finales del Proterozoico.
Los metazoos
más tempranos, término empleado para los seres multicelulares que son animales,
pueden haber funcionado bien con cantidades escasas y haber sobrevivido a
sequías de O2 --periodos de anoxia--, pero también evolucionaron en un mundo de
creciente oxígeno respirable. El modelo computacional de Reinhard representó
escenarios de concentraciones de oxígeno atmosférico de entre el 0,5 al 10 por
ciento de los niveles actuales. A bajas concentraciones, la simulación mostró
que el oxígeno oceánico aumentó alrededor del ecuador, donde los puntos calientes
en el agua producen mayores cantidades del mismo. Entonces -a medida que la
atmósfera comenzó a llenarse de oxígeno-- en los océanos, se desplazó hacia los
polos, donde el agua fría fue capaz de resistir a más oxígeno. Regiones
anteriormente ricas en oxígeno fueron despojadas de las condiciones propicias
para la evolución animal. "En realidad, la ecología a la que habrían
tenido que hacer frente hubiera sido muy grave", señala Reinhart, cuyo
equipo podría haber enmarcado el estudio alrededor de otros organismos, pero
eligió los metazoos. "Nos centramos en los animales, principalmente porque
ahí es donde tenemos las mejores limitaciones empíricas de los niveles de
oxígeno que los organismos necesitan", detalla.
LOS ANIMALES SURGIERON EN EL
ÚLTIMO TERCIO DE LA HISTORIA DE LA VIDA TERRESTRE
Su evolución también dejó un
calendario idóneo para el estudio científico, un registro fósil progresivo que
se hizo más complejo a medida que los niveles de oxígeno aumentaron. En más o
menos 3.700 millones de años de historia de la vida de la Tierra, los animales
se presentaron en aproximadamente el último tercio. Animales peludos, con
plumas e, incluso, animales escamosos sólo han aparecido en los últimos cientos
de millones de años.
A medida que el oxígeno se hizo abundante, los animales se
hicieron más grandes, más inteligentes, más rápidos y se convirtieron en
depredadores y presas. La evolución fue a toda marcha, diversificando el
registro fósil con el tiempo, pero volvieron a caer en picado durante mil
millones de años más o menos, a mediados y finales del Proterozoico, y los
fósiles de animales se hicieron más pequeños y más simples, como pequeñas
esponjas blandas y medusas.
Sus huellas pétreas marcan el comienzo de una
evolución muy compleja y pueden indicar concentraciones de oxígeno en ese
momento. "Nos centramos en los cambios en el oxígeno atmosférico durante
el periodo de tiempo en el que los animales aparecen en el registro fósil y
tratamos de vincular cuantitativamente qué niveles de oxígeno habrían necesitado
los primeros animales", apunta Reinhard.
Su modelo de cálculo de
distribución de oxígeno se basó en la constelación actual de los continentes de
la Tierra, muy diferente de la del Proterozoico, pero, según Reinhard, la
diferencia no cambiaría las conclusiones y los conceptos que apoyan también
deben aplicarse a las predicciones sobre la vida en exoplanetas con diferentes
estructuras continentales.
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