La Explosión del Cámbrico y el origen de la biosfera moderna

Figura 1. A) Fotografía y B) reconstrucción de Collinsium ciliosum, un organismo de cuerpo blando del Cámbrico temprano (518 Ma) de China. Autores: A) Jie Yang 2015, B) Javier Ortega-Hernández 2015

Figura 1. A) Fotografía y B) reconstrucción de Collinsium ciliosum, un organismo de cuerpo blando del Cámbrico temprano (518 Ma) de China. Autores: A) Jie Yang 2015, B) Javier Ortega-Hernández 2015

La Tierra ha sido habitada por organismos vivientes por al menos 3 mil 500 millones de años (Ma)1. La vida ha evolucionado de forma dramática durante este tiempo, diversificándose y adaptándose a ambientes altamente dinámicos, y simultáneamente transformando la estructura física y química de dichos hábitats. En este contexto, el registro fósil adquiere una importancia incomparable, dado que captura evidencia directa sobre la evolución y diversificación de la vida en la Tierra en una escala de tiempo profundo. El origen de los animales representa una de las mayores contribuciones del registro fósil, no solamente porque este grupo biológico incluye a los seres humanos como especie, sino por el tremendo efecto que estos complejos organismos han tenido en modelar las interacciones que definen el funcionamiento global de la biosfera durante los últimos 500 Ma y que se mantienen hoy en día.

 

Un poco de contexto

 

En términos paleontológicos, la Explosión del Cámbrico se define como la aparición súbita de animales en el registro fósil2. En primera instancia esto puede parecer algo trivial, ya que lógicamente debe existir una ocurrencia inicial para cualquier grupo viviente. Sin embargo, una inspección cercana del contexto geológico y biológico en el cual se desarrolló la Explosión del Cámbrico revela la importancia de este evento. Aunque los fósiles más antiguos datan aproximadamente 3 mil 500 Ma1, la evidencia directa de animales solamente abarca de hace 541 Ma hasta el presente, en un periodo de tiempo formalmente conocido como el Eón Fanerozoico. Antes del Fanerozoico, la mayoría de la biodiversidad consistía de microorganismos unicelulares, coloniales, o multicelulares similares al plancton que habita los océanos actuales, incluyendo bacterias, algas y protistas3. Dada la ausencia de animales u otros organismos macroscópicos, no existían redes tróficas complejas y los ecosistemas marinos eran mucho más homogéneos en comparación a la biosfera actual, sin mencionar que no había vida alguna en ambientes terrestres. Este “mundo microbiano” comenzó a cambiar hace 630 Ma con la aparición de enigmáticos seres macroscópicos conocidos colectivamente como la biota de Ediacara, nombrada en honor de su periodo geológico correspondiente y las Colinas de Ediacara en Australia donde se encontraron entre los primeros ejemplares fósiles de este tipo. Algunos representantes de esta época incluyen fósiles que asemejan frondas con una organización fractal (por ejemplo Rangea), o formas discoidales aplanadas con una apariencia segmentada y simetría bilateral (por ejemplo Dickinsonia). La biota de Ediacara es claramente distinta en comparación con cualquier otro ser vivo antes de ella, y la evidencia que estas creaturas tenían una complejidad ecológica sin precedentes para aquellos tiempos crece continuamente gracias al descubrimiento de nuevas especies y métodos para estudiar sus comunidades fósiles4. Sin embargo, la biota de Ediacara se considera como un precursor de la Explosión del Cámbrico, dado que las afinidades evolutivas de estos organismos son altamente controversiales. A pesar de un parecido superficial con esponjas o anemonas en algunos casos, los integrantes de la biota de Ediacara no pueden ser interpretados como miembros de los grupos animales actuales de forma convincente debido a diferencias fundamentales en su morfología detallada y tipo de crecimiento2,4.

 

El origen de los animales

 

La Explosión del Cámbrico —y con ella el comienzo del Eón Fanerozoico— está delimitada en el registro geológico por la diversidad y abundancia de fósiles que claramente pertenecen a grupos animales reconocibles; por ejemplo, artrópodos, moluscos y equinodermos. Entre los restos más antiguos se encuentran pequeñas conchas biomineralizadas conocidas coloquialmente como “Small Shelly Fossils”. Aunque el tamaño de estos fósiles no rebasa unos cuantos milímetros, ellos representan la evidencia más temprana e incontrovertible de la evolución de los animales, y además marcan el origen de los elementos esqueléticos que sirven como protección contra depredadores, así como reservas de elementos esenciales para el metabolismo como calcio y fósforo5. La Explosión del Cámbrico alcanza su principal apogeo un poco más tarde, particularmente alrededor de los 521 a 500 Ma, con la introducción de grupos sumamente exitosos y diversos como los trilobites, braquiópodos y blastoideos. Es aquí que la Explosión del Cámbrico adquiere un significado evolutivo que supera la simple aparición de restos fósiles de animales. En el transcurso de solamente 20 millones de años, la biosfera experimentó una transición fenomenal desde el “mundo microbiano” del Precámbrico, al “mundo animal” del Fanerozoico, y con ello una serie de cambios ecológicos que persisten en ecosistemas actuales. Por ejemplo, la evolución de los animales trajo con ella el origen de los depredadores, la carrera armamentista con sus respectivas presas, y redes tróficas con múltiples niveles, todos los cuales han sido considerados como catalizadores evolutivos que propician mayores tasas de diversificación como resultado de la competición por la supervivencia2,3. La relativa brevedad entre los mundos microbiano y animal también ha producido discusiones sobre la naturaleza y mecanismo de la evolución Darwiniana, la cual propone que los cambios evolutivos ocurren de forma gradual por medio de la selección natural al cabo de periodos prolongados de tiempo. Investigaciones recientes sugieren que la aparición abrupta de animales durante la Explosión del Cámbrico fue probablemente ocasionada por tasas evolutivas particularmente altas a principios del Fanerozoico, las cuales se han desacelerado desde entonces6.

 

La vida maravillosa del Cámbrico

 

La Explosión del Cámbrico fue inicialmente reconocida por medio de fósiles de animales con elementos esqueléticos tales como conchas o espinas. Sin embargo, este evento ha capturado la atención popular gracias a la preservación excepcional de animales de cuerpo blando en numerosas localidades fosilíferas alrededor del mundo, particularmente en el Cámbrico de China y Norteamérica (Fig.1). Muchos de estos organismos extintos poseen una morfología que desafía las convenciones de clasificación basadas en la diversidad actual, y debido a ello han sido el objeto de intensas investigaciones para elucidar sus afinidades filogenéticas con relación a grupos animales vivientes, así como sus implicaciones evolutivas7. A pesar de que la peculiar apariencia de algunos de estos fósiles excepcionales causó que fueran interpretados como “experimentos fallidos” resultado en la evolución temprana de los animales por el influyente paleontólogo estadounidense Stephen J. Gould, este punto de vista ha sido descartado más recientemente2,7. En su lugar, la diversidad de fantásticos organismos Cámbricos que son interpretados como ancestros distantes de grupos vivientes, y proveen información crucial que permite entender el origen y evolución temprana de los animales que habitan la biosfera.

 

Literatura citada

  1. Knoll AH, Nowak MA. 2017. The timetable of evolution. Sci. Ad. 3, e1603076.
  2. Briggs D.EG. 2015. The Cambrian Explosion. Curr. Biol. 25, R864-R868.
  3. Butterfield NJ. 2011. Animals and the invention of the Phanerozoic Earth system. Trends Ecol. Evol. 26, 81-87.
  4. Mitchell EG et al. 2015. Reconstructing the reproductive mode of an Ediacaran macro-organism. Nature 524, 343-346.
  5. Murdock DJ, Donoghue PC. 2011. Evolutionary origins of animal skeletal biomineralization. Cells Tissues Organs, 194, 98-102.
  6. Lee MS, Soubrier J, Edgecombe GD. 2013. Rates of phenotypic and genomic evolution during the Cambrian explosion. Curr. Biol. 23, 1889-1895.
  7. Ortega-Hernández J. 2015. Lobopodians. Curr. Biol. 25, R873-R875.

 

 

jo314@cam.ac.uk