La historia de la evolución escrita en fósforo

conchas fosfatadas
Conchas fosfatadas en la arenisca del Cámbrico superior de Estonia. Crédito: M. Mergl.

El ciclo del fósforo juega un papel clave en la biología de los océanos

El fósforo es uno de los elementos cruciales para la construcción de los organismos y su metabolismo. Su ciclo a través de los entornos es también uno de los mejor comprendidos. Sin embargo, a los paleontólogos checos Peter Kraft y Michal Mergl se les ocurrió que todavía podría haber algunos espacios en blanco en el mapa de nuestra comprensión de un proceso tan fundamental. Su investigación ofrece una nueva visión de los cambios en el ciclo del fósforo a lo largo del tiempo geológico.

En un estudio exhaustivo de interesantes pero aún poco conocidos fósiles del Devónico con caparazones fosfatados de la Cuenca de Praga en la República Checa, Kraft y Mergl discutieron sus ocurrencias en el pasado geológico. Estos fueron en su mayoría hechos bien conocidos, incluido el declive gradual que culminó al final del Paleozoico temprano durante el Devónico.

Sin embargo, también observaron que algunos grupos representados en los estratos más antiguos por grandes especímenes produjeron formas enanas en el Devónico. Era como si les faltara el material para las conchas. Se hizo la pregunta lógica: ¿por qué? La cuestión de la pérdida radical de fósforo en el medio ambiente resultó tan intrigante que ambos autores se dedicaron a estudiar en detalle los distintos rincones del ciclo de este elemento. Este subproducto de su estudio original se convirtió así en un proyecto de investigación independiente.

"El ciclo del fósforo es uno de los ciclos elementales fundamentales que, entre otras cosas, juega un papel clave en la biología de los océanos. Por lo tanto, hay una serie de estudios al respecto. El problema, sin embargo, es que la gran mayoría investiga el ciclo del fósforo de la 'era humana', que ha cambiado significativamente todo el ciclo. Por lo tanto, para su publicación decidimos ofrecer un modelo sintético de la historia evolutiva influenciada por el fósforo", explica Kraft del Instituto de Geología y Paleontología de la Facultad de Ciencias de la Universidad Charles de Praga.

concha fosfatada

Imagen: Concha fosfática del braquiópodo discínido Chynithele amoena de la piedra caliza del Devónico Medio (Eifelian) de la República Checa. Crédito: M. Mergl.

Los estudios publicados muestran claramente que la disponibilidad de fósforo en el medio ambiente establece un límite claro para la expansión de la vida. Y dado que la disponibilidad de este elemento puede influir tanto en los procesos a corto como a largo plazo, los autores decidieron discutir el papel del fósforo en tres fases de la evolución de la vida en los océanos.

La primera etapa es el Precámbrico tardío (Período Ediacárico), caracterizada por una fácil disponibilidad de fósforo y numerosas acumulaciones de fosfato. Combinado con un aumento en el contenido de oxígeno, puede considerarse una de las causas clave de la aparición de organismos multicelulares.

El Paleozoico Temprano fue una era crítica del ciclo del fósforo debido a la intensa participación de la biota en su dinámica. Al principio, el fósforo estaba fácilmente disponible en grandes cantidades y, por lo tanto, muchos grupos tuvieron la oportunidad de construir capas fosfatadas externas. Esto muy probablemente contribuyó a la historia de la explosión del Cámbrico, un período en el que representantes de casi todos los filos animales aparecieron en el registro fósil en un período de tiempo relativamente corto. El Cámbrico fue, por lo tanto, una "edad de oro" para los organismos con caparazones fosfatados externos.

Durante el Período Ordovícico, sin embargo, la vida comenzó a cambiar significativamente, con el llamado Gran Evento de Biodiversificación del Ordovícico (GOBE) que expandió enormemente tanto el número de taxones como el de individuos. Aquí, el uso principal del fósforo cambió: era necesario en las estructuras celulares y las capas externas de fosfato comenzaron a convertirse en un lujo. Este proceso se vio acelerado por la aparición y diversificación evolutiva de los vertebrados que, aunque necesitan mucho fósforo, lo gestionan mejor. Esta segunda fase evolutiva culminó con la explosión de vertebrados durante la revolución nektoniana del Devónico y marcó el declive de los grupos con capas externas de fosfato.

La era posterior desde el final del Paleozoico hasta el presente se caracteriza por una disponibilidad limitada pero también selectiva de fósforo en los mares y océanos. Los procesos geológicos como el varisco (400-300 Ma) y las orogenias alpinas (80 Ma hasta el presente) ayudaron en gran medida al suministro de fósforo a los océanos. Sin embargo, la capacidad del fósforo para llegar a los océanos desde su fuente principal en las rocas de los continentes despojados se vio obstaculizada durante estos tiempos por la expansión de la vegetación en la tierra y otras influencias como el clima. Lo más importante, se concentró en organismos en la columna de agua. Y los vertebrados pelágicos fueron el principal "filtro".

"Es muy interesante que las fluctuaciones en la disponibilidad de fósforo en los períodos post-Devónico afectaron a los braquiópodos linguliformes, que no solo lograron sobrevivir con una capa externa de fosfato, sino que también registraron una recuperación temporal durante el Terciario", explica Mergl de la Facultad de Educación de la Universidad de West Bohemia en Pilsen.

Los hallazgos se han publicado recientemente en Trends in Ecology & Evolution: Struggle for phosphorus and the Devonian overturn

Etiquetas: EvoluciónFósforo

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