La 'Tierra Bola de Nieve' frenó la evolución de la vida temprana

xTierra Bola de Nieve

Descubren floración bacteriana a medida que se descongelaba la Tierra

Hace unos 650 millones de años, la Tierra entró en la glaciación Marinoana que vio a todo el planeta congelarse. La "Tierra Bola de Nieve" impidió la evolución de la vida. Pero a medida que se calentaba, la vida biótica comenzó a florecer. Un equipo de investigación de la Universidad de Tohoku ha analizado muestras de rocas de China para contarnos más sobre esta transición.

Algunos investigadores plantean la hipótesis de que las capas de hielo envolvieron la tierra durante la glaciación Marinoana (hace 650–535 millones de años) en lo que se conoce como la "Tierra bola de nieve". La glaciación también afectó el clima y la composición química de los océanos, frenando la evolución de la vida temprana. Sin embargo, a medida que la tierra se calentó y amaneció el período ediacárico, la vida biótica comenzó a evolucionar.

Un equipo de investigación de la Universidad de Tohoku ha revelado más sobre el proceso evolutivo de la transición Marinoana-Ediacara. Usando evidencia de biomarcadores, revelaron una posible actividad fotosintética durante la glaciación Marinoana. A esto le siguieron organismos fotosintéticos y bacterias que entraron en un período de baja productividad. Sin embargo, a medida que los eucariotas se expandieron durante el período ediacárico temprano, florecieron.

El Dr. Kunio Kaiho, coautor de un artículo con Atena Shizuya, dijo: "Nuestros hallazgos ayudan a aclarar la evolución de los animales primitivos a los complejos después de la Tierra Bola de Nieve".

La era neoproterozoica tardía (hace 650-530 millones de años) fue testigo de una de las edades de hielo más severas en los 4.600 millones de años de historia de la Tierra. Los investigadores creen que las capas de hielo cubrieron toda la Tierra ya que las unidades glaciogénicas, como los escombros de hielo en balsa, se distribuyen a nivel global. Superponiendo estas formaciones glaciogénicas se encuentran los carbonatos de capa. Estos se precipitan en condiciones cálidas y, por lo tanto, sugieren que el entorno glacial se transformó rápidamente en un entorno de invernadero.

capas de carbonatoImagen derecha: Capas de carbonato en Jiulongwan, China, donde se recolectaron muestras. ⒸKunio Kaiho

La hipótesis de la Tierra Bola de Nieve supone que la concentración de dióxido de carbono atmosférico controló el cambio de un estado congelado a un estado libre de hielo. Los océanos cubiertos de capas de hielo impidieron la disolución del dióxido de carbono en el agua de mar durante la edad de hielo Marinoana, lo que significa que la concentración de gases de efecto invernadero, emitida por la actividad volcánica, aumentó gradualmente. Una vez que se produjo el efecto invernadero extremo, los glaciares se derritieron y el exceso de dióxido de carbono precipitó en los sedimentos glaciogénicos como carbonatos de capa.

Si bien la teoría de la Tierra Bola de Nieve explica la amplia distribución de las formaciones glaciares, no arroja luz sobre la supervivencia de los organismos vivos. Para contrarrestar esto, algunos investigadores argumentan que las moléculas orgánicas sedimentarias, un reloj molecular y fósiles de finales de la era Neoproterozoica son evidencia de que los eucariotas primitivos, como las esponjas, sobrevivieron a esta severa edad de hielo. Los modelos alternativos también proponen que durante la glaciación existió un mar abierto sin hielo y actuó como un oasis para la vida marina.

Pero lo que se entiende es que la glaciación Marinoana y la sucesiva transición climática extrema probablemente tuvieron un marcado impacto en la biosfera. Poco después de la edad de hielo, surgió la biota lantiana, los primeros eucariotas multicelulares macroscópicos complejos conocidos. La biota lantiana incluye macrofósiles filogenéticamente inciertos pero morfológica y taxonómicamente diversos. Mientras tanto, las especies anteriores al Marinoana tienen planes corporales simples con una limitada variedad taxonómica.

cambios en la Tierra Bola de Nieve

Imagen: Cambios en el medio ambiente y las formas de vida de la Tierra durante la Tierra Bola de Nieve y sus secuelas hace 650-630 millones de años. Las flechas negras muestran cambios. La aparición de un supercontinente provocó una disminución del vulcanismo oceánico, lo que resultó en una disminución del CO2 atmosférico y la Tierra Bola de Nieve. Las palabras rojas muestran nuevos hallazgos en este documento. Crédito: Kunio Kaiho

Los biomarcadores de bacterias y eucariotas demuestran que las bacterias dominaban antes de la glaciación, mientras que las proporciones de esteranos/hopanos ilustran que los eucariotas dominaron justo antes. Sin embargo, no está clara la relación entre los cambios de la biosfera y la glaciación Marinoana.

En 2011, Kaiho y su equipo viajaron a Three Gorges, China, bajo la dirección del Dr. Jinnan Tong de la Universidad de Ciencias de China para tomar muestras de rocas sedimentarias de afloramientos más profundos de rocas sedimentarias marinas. A partir de 2015, Shizuya y Kaiho analizaron los biomarcadores de algas, actividad fotosintética, bacterias y eucariotas de las muestras de rocas.

Encontraron actividad fotosintética basada en alcanos n-C17 + n-C19 para algas y pristano + fitano durante la glaciación Marinoana. Los hopanos en la deposición temprana y tardía de carbonatos mostraron organismos fotosintéticos y otras bacterias que entraron en un estado de baja productividad antes de recuperarse. Y los esteranos de carbonatos y lutitas después de la deposición de carbonato de capa del período ediacárico temprano indicaron la expansión de eucariotas. La expansión de los eucariotas correspondió a que la biota lantiana era morfológicamente diversa en comparación con las especies premarinianas.

Kaiho cree que estamos un paso más cerca de comprender el proceso evolutivo que ocurrió antes y después de la Tierra Bola de Nieve. "El estrés ambiental de los entornos oceánicos cerrados para la atmósfera seguido de altas temperaturas de alrededor de 60°C puede haber producido animales más complejos como consecuencia". Sus hallazgos muestran que la recuperación bacteriana precedió a la dominación de los eucariotas.

El equipo de Kaiho está realizando más estudios para aclarar la relación entre el cambio climático y la biosfera en otros lugares. También están estudiando la relación entre los aumentos de oxígeno atmosférico y la evolución animal desde el Criogénico tardío hasta el Cámbrico temprano (hace 650 a 500 millones de años).

El artículo se publicó en línea en la revista Global and Planetary Change el 8 de agosto de 2021: Marine biomass changes during and after the Neoproterozoic Marinoan global glaciation

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