Un estudio dirigido por la Universidad de Oxford nos ha acercado un paso más a la resolución de un misterio que ha desconcertado a los naturalistas desde Charles Darwin: ¿cuándo aparecieron los animales por primera vez en la historia de la Tierra? Los resultados se han publicado en la revista Trends in Ecology & Evolution.

Los animales aparecen por primera vez en el registro fósil hace unos 574 millones de años. Su llegada aparece como una «explosión» repentina en las rocas del periodo Cámbrico (hace 539 millones de años a 485 millones de años) y parece contrarrestar el ritmo típicamente gradual del cambio evolutivo. Muchos científicos (incluido el propio Darwin) creen que los primeros animales evolucionaron mucho antes del Cámbrico, pero no pueden explicar por qué faltan en el registro fósil.

El método del «reloj molecular», por ejemplo, sugiere que los animales evolucionaron por primera vez hace 800 millones de años, durante la primera parte de la era Neoproterozoica (hace entre 1.000 y 539 millones de años). Este método utiliza el ritmo al que los genes acumulan mutaciones para determinar el momento en que dos o más especies vivas compartieron por última vez un antepasado común. Pero aunque las rocas de principios del Neoproterozoico contienen microorganismos fósiles, como bacterias y protistas, no se han encontrado fósiles de animales.

Dickinsonia, uno de los fósiles animales más antiguos de de la biota Ediacara, formación ediacarana Rawnsley Quartzite Formación Rawnsley, Australia | foto Lidya Tarhan

Esto planteó un dilema a los paleontólogos: ¿sobrestima el método del reloj molecular el momento en que los animales evolucionaron por primera vez? ¿O había animales en el Neoproterozoico temprano, pero eran demasiado blandos y frágiles para conservarse?

Con este fin, un equipo de investigadores dirigido por Ross Anderson, del Departamento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Oxford, ha llevado a cabo la evaluación más exhaustiva realizada hasta la fecha sobre las condiciones de conservación que cabría esperar para capturar los primeros fósiles animales.

En palabras del Dr. Ross Anderson, autor principal del estudio: Es de suponer que los primeros animales carecían de caparazones o esqueletos minerales, por lo que habrían necesitado condiciones excepcionales para fosilizarse. Sin embargo, algunos depósitos de lodo del Cámbrico muestran una conservación excepcional, incluso de tejidos animales blandos y frágiles. Pensamos que si estas condiciones, conocidas como conservación tipo Burgess Shale (BST), también se daban en las rocas neoproterozoicas, la falta de fósiles sugeriría una ausencia real de animales en aquella época.

Reconstrucción del fondo marino ediacarano del Grupo Nama, Namibia, mostrando la diversidad animal temprana. Museo de Historia Natural de la Universidad de Oxford / Mighty Fossils

Para ello, el equipo de investigadores utilizó una serie de técnicas analíticas en muestras de depósitos de fangolitas del Cámbrico procedentes de casi 20 yacimientos, con el fin de comparar los que albergaban fósiles del tipo BST con los que sólo conservaban restos de origen mineral (como trilobites). Estos métodos incluían la espectroscopia de dispersión de energía de rayos X y la difracción de rayos X llevadas a cabo en los Departamentos de Ciencias de la Tierra y Materiales de la Universidad de Oxford, además de la espectroscopia de infrarrojos realizada en Diamond Light Source, el sincrotrón nacional del Reino Unido.

El análisis descubrió que los fósiles con una conservación excepcional de tipo BST estaban especialmente enriquecidos en una arcilla antibacteriana llamada bertierina. Las muestras con una composición de al menos un 20% de bertierina contenían fósiles BST en cerca del 90% de los casos.

La cartografía mineral a microescala de los fósiles de BST reveló que otra arcilla antibacteriana, llamada caolinita, parecía unirse directamente a los tejidos en descomposición en una fase temprana, formando un halo protector durante la fosilización.

Imagen de uno de los yacimientos tonienses con preservación de BST pero sin fósiles animales del trabajo de campo. Formación Svanbergfjellet, De Geerbukta, Svalbard, Noruega | foto Ross Anderson / Universidad de Oxford

La presencia de estas arcillas fue el principal indicador de si las rocas albergarían fósiles de BST, añadió el Dr. Anderson. Esto sugiere que las partículas de arcilla actúan como una barrera antibacteriana que impide que las bacterias y otros microorganismos descompongan los materiales orgánicos.

A continuación, los investigadores aplicaron estas técnicas para analizar muestras de numerosos depósitos de fangolitas neoproterozoicas ricas en fósiles. El análisis reveló que la mayoría no tenía la composición necesaria para la conservación de la BST. Sin embargo, tres yacimientos de Nunavut (Canadá), Siberia (Rusia) y Svalbard (Noruega) presentaban composiciones casi idénticas a las rocas BST del Cámbrico. Sin embargo, ninguna de las muestras de estos tres yacimientos contenía fósiles animales, a pesar de que las condiciones eran probablemente favorables para su conservación.

El Dr. Anderson añadió: Las similitudes en la distribución de arcillas con fósiles en estas raras muestras del Neoproterozoico temprano y con depósitos excepcionales del Cámbrico sugieren que, en ambos casos, las arcillas estaban adheridas a tejidos en descomposición, y que en ambos periodos de tiempo se daban las condiciones propicias para la conservación de BST. Esto proporciona la primera «prueba de ausencia» y apoya la opinión de que los animales no habían evolucionado a principios del Neoproterozoico, contrariamente a algunas estimaciones del reloj molecular.

Reconstrucción de la comunidad fósil más antigua con animales de Terranova (Canadá) de hace 574 millones de años | foto Museo de Historia Natural de la Universidad de Oxford / Mighty Fossils

Según los investigadores, el estudio sugiere una posible edad máxima para el origen de los animales de unos 789 millones de años: la edad más joven estimada de la formación de Svalbard. El grupo se propone ahora buscar yacimientos neoproterozoicos progresivamente más jóvenes con condiciones para la conservación de BST.

De este modo se confirmará la edad de las rocas en las que faltan animales en el registro fósil porque realmente estuvieron ausentes, y no porque las condiciones no permitieran su fosilización. También tienen la intención de realizar experimentos de laboratorio para investigar los mecanismos que sustentan las interacciones arcilla-organo en la preservación de BST.

El Dr. Anderson añadió: La cartografía de las composiciones de estas rocas a microescala nos está permitiendo comprender la naturaleza del registro fósil excepcional de una forma que nunca antes habíamos podido hacer. En última instancia, esto podría ayudar a determinar cómo el registro fósil puede estar sesgado hacia la preservación de ciertas especies y tejidos, alterando nuestra percepción de la biodiversidad a través de diferentes eras geológicas.


Fuentes

University of Oxford | Ross P.Anderson, Christina R.Woltz, et al., Fossilisation processes and our reading of animal antiquity. Trends in Ecology & Evolution, DOI:doi.org/10.1016/j.tree.2023.05.014


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