Los patrones de extinción y recuperación cambian después de las extinciones masivas

trilobites fósil

El tamaño corporal más grande es un factor determinante del riesgo de extinción de los animales marinos

Científicos de la Universidad de Stanford han descubierto un sorprendente patrón en cómo resurge la vida después de un cataclismo. La investigación muestra que las reglas habituales de evolución del tamaño corporal cambian no solo durante la extinción masiva, sino también durante la posterior recuperación.

Desde la década de 1980 los biólogos evolutivos han debatido si las extinciones masivas y las recuperaciones que las siguen intensifican los criterios de selección de los tiempos normales, o cambian fundamentalmente el conjunto de rasgos que marcan grupos de especies para su destrucción. El nuevo estudio encuentra evidencia de esto último en un amplio análisis de fósiles marinos de la mayor parte de los últimos 500 millones de años.

Si y cómo la dinámica evolutiva cambia a raíz de la aniquilación global tiene "profundas implicaciones no solo para comprender los orígenes de la biosfera moderna sino también para predecir las consecuencias de la actual crisis de biodiversidad", escriben los autores.

"En última instancia queremos poder observar el registro fósil y usarlo para predecir lo que se extinguirá y, lo que es más importante, lo que regresará", dijo el autor principal Pedro Monarrez, becario postdoctoral en la Escuela de Tierra, Energía y Ciencias ambientales (Stanford Earth). "Cuando miramos de cerca los 485 millones de años de extinciones y recuperaciones en los océanos del mundo, parece haber un patrón en lo que regresa basado en el tamaño corporal en algunos grupos".

¿Construir de nuevo más pequeño?

El estudio se basa en una reciente investigación de Stanford que analizó el tamaño corporal y el riesgo de extinción entre los animales marinos en agrupaciones conocidas como géneros, un nivel taxonómico por encima de las especies. Ese estudio encontró que los géneros de cuerpos más pequeños, en promedio, tienen la misma o más probabilidad de extinguirse que sus parientes más grandes.

El nuevo estudio encontró que este patrón es válido en 10 clases de animales marinos durante los largos períodos de tiempo entre extinciones masivas. Pero las extinciones masivas alteran las reglas de formas impredecibles, y los riesgos de extinción se vuelven aún mayores para los géneros más pequeños en algunas clases, y los géneros más grandes salen perdiendo en otras.

Los resultados muestran que los géneros más pequeños de una clase conocida como crinoideos, a veces llamados lirios marinos o dinero de hadas, tenían muchas más probabilidades de desaparecer durante los eventos de extinción masiva. Por el contrario, no aparecieron diferencias de tamaño detectables entre las víctimas y los supervivientes durante los intervalos "de fondo".

Entre los trilobites, un grupo diverso relacionado lejanamente con los modernos cangrejos de herradura, las posibilidades de extinción disminuyeron muy levemente con el tamaño corporal durante los intervalos de fondo, pero aumentaron aproximadamente ocho veces con cada duplicación de la longitud corporal durante la extinción masiva.

Cuando miraron más allá de los géneros marinos que desaparecieron para considerar aquellos que fueron los primeros de su tipo, los autores encontraron un cambio aún más dramático en los patrones de tamaño corporal antes y después de las extinciones. Durante las épocas de fondo, los géneros recientemente evolucionados tienden a ser un poco más grandes que los anteriores. Durante la recuperación de la extinción masiva, el patrón cambia y se vuelve más común que los originadores en la mayoría de las clases sean pequeños en comparación con las especies remanentes que sobrevivieron al cataclismo.

lirio marino   estrella de plumas

Los géneros de gasterópodos, incluidos los caracoles marinos, se encuentran entre algunas excepciones al patrón de reconstrucción más pequeña. Los géneros de gasterópodos que se originaron durante los intervalos de recuperación tendían a ser más grandes que los supervivientes de la catástrofe anterior. Casi en todos los ámbitos, escriben los autores, "la selectividad en el tamaño del cuerpo es más pronunciada, independientemente de la dirección, durante los eventos de extinción masiva y sus intervalos de recuperación que durante los tiempos de fondo".

Piensa en esto como la versión de la biosfera de elegir titulares y suplentes en función de la altura y el peso más que de la habilidad después de perder un gran partido. Bien puede haber una lógica en este plan de juego en el arco de la evolución. "Nuestro próximo desafío es identificar las razones por las que son pequeños tantos originadores después de la extinción masiva", dijo el autor principal Jonathan Payne, profesor Dorrell William Kirby en Stanford Earth.

Los científicos aún no saben si esas razones podrían estar relacionadas con las condiciones ambientales globales, como los bajos niveles de oxígeno o el aumento de las temperaturas, o con factores relacionados con las interacciones entre los organismos y su entorno local, como la escasez de alimentos o la escasez de depredadores. Según Payne, "identificar las causas de estos patrones puede ayudarnos no solo a comprender cómo llegó a ser nuestro mundo actual, sino también a proyectar la respuesta evolutiva a largo plazo a la actual crisis de extinción".

Datos fósiles

Este es el último de una serie de artículos del grupo de investigación de Payne que aprovechan los análisis estadísticos y las simulaciones por computadora para descubrir la dinámica evolutiva en los datos del tamaño corporal de los registros de fósiles marinos. En 2015 el equipo reclutó pasantes y estudiantes de secundaria para ayudar a calcular el tamaño corporal y el volumen de miles de géneros marinos a partir de fotografías e ilustraciones. El conjunto de datos resultante incluía la mayoría de los géneros de animales invertebrados fósiles conocidos por la ciencia y era al menos 10 veces más grande que cualquier compilación anterior de tamaños corporales de animales fósiles.

Desde entonces, el grupo ha ampliado el conjunto de datos y lo ha sondeado en busca de patrones. Entre otros resultados, han descubierto que el tamaño corporal más grande se ha convertido en uno de los mayores factores determinantes del riesgo de extinción de los animales marinos por primera vez en la historia de la vida en la Tierra.

Para el nuevo estudio, Monarrez, Payne y el coautor Noel Heim de la Universidad de Tufts utilizaron datos de tamaño corporal de registros de fósiles marinos para estimar la probabilidad de extinción y origen en función del tamaño corporal durante la mayor parte de los últimos 485 millones de años. Al emparejar sus datos de tamaño corporal con los registros de ocurrencia de la base de datos pública de Paleobiología, pudieron analizar 284.308 ocurrencias fósiles de animales oceánicos que pertenecen a 10.203 géneros. "Este conjunto de datos nos permitió documentar, en diferentes grupos de animales, cómo cambian los patrones evolutivos cuando se produce una extinción masiva", dijo Payne.

Recuperación futura

Otros paleontólogos han observado que los animales de cuerpos más pequeños se vuelven más comunes en el registro fósil después de las extinciones masivas, a menudo llamándolo el "Efecto Lilliput", en honor al reino de las personas diminutas en la novela Los viajes de Gulliver del siglo XVIII de Jonathan Swift.

Los hallazgos del nuevo estudio sugieren que la fisiología animal ofrece una explicación plausible para este patrón. Los autores encontraron el patrón clásico de contracción en la mayoría de las clases de animales marinos con niveles de actividad bajos y metabolismo más lento. Las especies de estos grupos que evolucionaron por primera vez justo después de una extinción masiva tendían a tener cuerpos más pequeños que los que se originaron durante los intervalos de fondo. Por el contrario, cuando las nuevas especies evolucionaron en grupos de animales marinos más activos con un metabolismo más rápido, tendieron a tener cuerpos más grandes después de la extinción y cuerpos más pequeños durante tiempos normales.

Los resultados destacan la extinción masiva como un drama en dos actos. "La parte de la extinción cambia el mundo al eliminar no solo muchos organismos o muchas especies, sino también eliminándolos en varios patrones selectivos. Entonces, la recuperación no es igual para todos los que sobreviven. Un nuevo conjunto de sesgos entra en el patrón de recuperación", dijo Payne. "Es solo combinando esos dos que realmente se puede comprender el mundo que obtenemos cinco o 10 millones de años después de un evento de extinción".

La investigación fue publicada el 6 de octubre en Proceedings of the Royal Society B: Mass extinctions alter extinction and origination dynamics with respect to body size

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