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Oxígeno vinculado con el auge y la caída de la evolución animal temprana

Oxígeno vinculado con el auge y la caída de la evolución animal temprana
Phytophilaspis artrópodo gigante fosilizado del período Cámbrico. Crédito: Andrey Zhuravlev, Universidad Estatal Lomonosov de Moscú

Las fluctuaciones extremas en los niveles de oxígeno atmosférico se correspondieron con oleadas evolutivas y extinciones en la biodiversidad animal durante la explosión del Cámbrico, encuentra un nuevo estudio dirigido por UCL y la Universidad de Leeds.


por la Universidad de Leeds


La explosión del Cámbrico fue un período crucial de rápida evolución en animales complejos que comenzó hace aproximadamente 540 millones de años. El detonante de esta fase fundamental en la historia temprana de la vida animal es un tema de debate biológico en curso.

El estudio, publicado hoy en Nature Geoscience por científicos del Reino Unido, China y Rusia, brinda un fuerte apoyo a la teoría de que el contenido de oxígeno en la atmósfera fue un factor de control importante en la evolución animal.

El estudio es el primero en mostrar que durante la explosión del Cámbrico hubo una correlación significativa entre los aumentos repentinos en los niveles de oxígeno y los estallidos en la evolución animal y la biodiversidad, así como eventos de extinción durante períodos de bajo oxígeno.

El Dr. Tianchen He, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en la Universidad de Leeds, comenzó esta investigación mientras estaba en UCL. Dijo: «Las complejas criaturas que surgieron durante la explosión del Cámbrico fueron los precursores de muchos de los animales modernos que vemos hoy. Pero debido a que no hay un registro directo de oxígeno atmosférico durante este período de tiempo, ha sido difícil determinar qué factores podrían han puesto en marcha este punto crucial de la evolución.

Oxígeno vinculado con el auge y la caída de la evolución animal temprana
Trilobites fosilizados Aldonaia del período Cámbrico Crédito: Andrey Zhuravlev, Universidad Estatal de Moscú Lomonosov

«Al analizar los isótopos de carbono y azufre que se encuentran en las rocas antiguas, podemos rastrear las variaciones de oxígeno en la atmósfera de la Tierra y los océanos poco profundos durante la Explosión Cámbrica. En comparación con los animales fosilizados de la misma época, podemos ver claramente que las radiaciones evolutivas siguen un patrón de «auge y caída» en conjunto con los niveles de oxígeno.

«Esto sugiere fuertemente que el oxígeno jugó un papel vital en el surgimiento de la vida animal temprana».

El coautor del estudio, el profesor Graham Shields de UCL Earth Sciences, dijo: «Este es el primer estudio que muestra claramente que nuestros primeros ancestros animales experimentaron una serie de radiaciones evolutivas y cuellos de botella causados ​​por cambios extremos en los niveles de oxígeno atmosférico .

«El resultado fue una verdadera explosión de nuevas formas animales durante más de 13 millones de años del período Cámbrico. En ese tiempo, la Tierra pasó de estar poblada por organismos simples, unicelulares e inmóviles a albergar la maravillosa variedad de vida enérgica e intrincada. formas que vemos hoy «.

El equipo analizó los isótopos de carbono y azufre de muestras de carbonato marino recogidas de secciones a lo largo de los ríos Aldan y Lena en Siberia. Durante la época de la explosión del Cámbrico, esta área habría sido un mar poco profundo y el hogar de la mayor parte de la vida animal en la Tierra.

Oxígeno vinculado con el auge y la caída de la evolución animal temprana
El río Lena en Sakha (Yakutia), Siberia. Crédito: Andrey Zhuravlev, Universidad Estatal Lomonosov de Moscú

Los estratos del Cámbrico inferior en Siberia están compuestos de piedra caliza continua con ricos registros fósiles y restricciones de edad confiables, lo que proporciona muestras adecuadas para los análisis geoquímicos. Las firmas de isótopos en las rocas se relacionan con la producción global de oxígeno, lo que permite al equipo determinar los niveles de oxígeno presentes en el océano y la atmósfera poco profundos durante el Período Cámbrico.

El coautor del estudio, el Dr. Benjamin Mills, de la Escuela de la Tierra y el Medio Ambiente de Leeds, dijo: «La Plataforma Siberiana nos brinda una ventana única a los primeros ecosistemas marinos. Esta área contiene más de la mitad de toda la diversidad fosilizada conocida actualmente de la explosión del Cámbrico. .

«La combinación de nuestras mediciones de isótopos con un modelo matemático nos permite rastrear los pulsos de carbono y azufre que ingresan a los sedimentos en esta cuna evolutiva crítica. Nuestro modelo utiliza esta información para estimar el equilibrio global de producción y destrucción de oxígeno, lo que nos da una nueva perspectiva de cómo el oxígeno dio forma a la vida que tenemos en el planeta hoy «.

El coautor del estudio, Maoyan Zhu, del Instituto de Geología y Paleontología de Nanjing, Academia de Ciencias de China, dijo: «Comprender qué desencadenó la explosión del Cámbrico requiere un estudio multidisciplinario. Es por eso que con Graham Shields organizamos un equipo multidisciplinario financiado por NERC y NSFC en años pasados. Estoy muy entusiasmado con los resultados de este proyecto colaborativo «.

«Por otro lado, tomó mucho tiempo obtener este resultado. Ya obtuvimos muestras de Siberia en 2008. Las secciones en Siberia son de difícil acceso. Nos tomó tiempo organizar la expedición y recolectar las muestras allí. Sin con el apoyo de colegas rusos, no pudimos hacer el proyecto «.

El coautor del estudio, Andrey Yu Zhuravlev, de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú, dijo: «Este ha sido un estudio conjunto increíblemente exitoso y emocionante. La cuestión del desencadenante de la explosión cámbrica ha desconcertado a los científicos durante años. Ahora, los resultados nos brindan evidencia convincente para vincular el rápida aparición de animales y extinción masiva durante el Cámbrico temprano con oxígeno «.

El artículo Posibles vínculos entre las perturbaciones extremas de oxígeno y la radiación cámbrica de los animales se publica en Nature Geoscience el 6 de mayo de 2019.


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