Los científicos creen que el oxígeno atmosférico se desarrolló en tres etapas, empezando por lo que se conoce como la Gran Oxidación hace unos 2.000 millones de años, cuando el oxígeno apareció por primera vez en la atmósfera. En la tercera etapa, hace unos 400 millones de años, el oxígeno atmosférico alcanzó los niveles actuales. 

Lo que no se sabe con certeza es qué ocurrió durante la segunda etapa, en una época conocida como la Era Neoproterozoica, que comenzó hace unos 1.000 millones de años y duró unos 500 millones de años, durante la cual surgieron las primeras formas de vida animal.  

La pregunta que los científicos han tratado de responder es: ¿hubo algo extraordinario en los cambios de los niveles de oxígeno en la Era Neoproterozoica que pudiera haber desempeñado un papel fundamental en la evolución temprana de los animales? 

En rocas sedimentarias de entre 541 y 635 millones de años se han encontrado restos fósiles de los primeros animales, conocidos como biota ediacárica, organismos pluricelulares que necesitaban oxígeno. 

Recreación de los organismos marinos del fondo del yacimiento de Ediacara | foto Ryan Somma en Wikimedia Commons

Para intentar responder a esta pregunta, un equipo de investigación de la Universidad de Leeds, con el apoyo de las Universidades de Lyon, Exeter y UCL, utilizó mediciones de las diferentes formas de carbono, o isótopos de carbono, encontradas en rocas calizas extraídas de mares poco profundos. A partir de las relaciones isotópicas de los distintos tipos de carbono encontrados, los investigadores pudieron calcular los niveles de fotosíntesis que existían hace millones de años e inferir los niveles de oxígeno atmosférico. 

Como resultado de los cálculos, han podido elaborar un registro de los niveles de oxígeno en la atmósfera durante los últimos 1.500 millones de años, lo que nos indica la cantidad de oxígeno que se habría difundido en el océano para sustentar la vida marina primitiva.

El Dr. Alex Krause, modelizador biogeoquímico que completó su doctorado en la Escuela de la Tierra y el Medio Ambiente de Leeds y fue el científico principal del proyecto, dijo que los hallazgos dan una nueva perspectiva sobre la forma en que los niveles de oxígeno estaban cambiando en la Tierra. 

Añadió: La Tierra primitiva, durante los primeros 2.000 millones de años de su existencia, era anóxica, carente de oxígeno atmosférico. Después, los niveles de oxígeno empezaron a aumentar, lo que se conoce como la Gran Oxidación.  

Registros fósiles de los primeros animales de la Reserva Ecológica de Mistaken Point en Canadá | foto Dr. Emily. G. Mitchell – Universidad de Cambridge

Hasta ahora, los científicos pensaban que después de la Gran Oxidación, los niveles de oxígeno eran bajos y luego se dispararon justo antes de que viéramos evolucionar a los primeros animales, o que los niveles de oxígeno fueron altos durante muchos millones de años antes de que aparecieran los animales.

Pero nuestro estudio muestra que los niveles de oxígeno eran mucho más dinámicos. Hubo una oscilación entre niveles altos y bajos de oxígeno durante mucho tiempo antes de que surgieran las primeras formas de vida animal. Vemos períodos en los que el entorno oceánico, donde vivían los primeros animales, habría tenido abundante oxígeno, y luego períodos en los que no.

El Dr. Benjamin Mills, que dirige el Grupo de Modelización de la Evolución de la Tierra en Leeds y supervisó el proyecto, dijo: Este cambio periódico en las condiciones ambientales habría producido presiones evolutivas en las que algunas formas de vida podrían haberse extinguido y otras nuevas podrían surgir. 

El Dr. Mills dijo que los periodos oxigenados ampliaron lo que se conoce como «espacios habitables», es decir, partes del océano donde los niveles de oxígeno habrían sido lo suficientemente altos como para sustentar las primeras formas de vida animal. 

Dijo: Se ha propuesto en la teoría ecológica que cuando se tiene un espacio habitable que se expande y se contrae, esto puede soportar cambios rápidos en la diversidad de la vida biológica. 

Cuando los niveles de oxígeno disminuyen, se produce una fuerte presión ambiental sobre algunos organismos que podría provocar extinciones. Y cuando las aguas ricas en oxígeno se expanden, el nuevo espacio permite a los supervivientes alzarse con el dominio ecológico. Estos espacios habitables expandidos habrían durado millones de años, dando mucho tiempo a los ecosistemas para desarrollarse.


Fuentes

University of Leeds | Alexander J. Krause, Extreme variability in atmospheric oxygen levels in the late Precambrian, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm8191


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