¿Por qué los océanos profundos dieron vida a los primeros organismos grandes y complejos?

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biota de Ediacara

La temperatura del océano profundo en el período Ediacárico era la adecuada

Al principio, la vida era pequeña.

Durante miles de millones de años, toda la vida en la Tierra fue microscópica, compuesta principalmente de células individuales. Entonces, de repente, hace unos 570 millones de años, cobraron vida organismos complejos que incluían animales con cuerpos blandos y esponjosos de hasta un metro de largo. Y durante 15 millones de años, la vida en este tamaño y complejidad solo existió en aguas profundas.

Los científicos han cuestionado durante mucho tiempo por qué aparecieron estos organismos cuándo y dónde lo hicieron: en las profundidades del océano, donde la luz y los alimentos son escasos, en un momento en que el oxígeno en la atmósfera terrestre era particularmente escaso.

Un nuevo estudio de la Universidad de Stanford, publicado el 12 de diciembre en Proceedings of the Royal Society B, sugiere que las temperaturas más estables de las profundidades del océano permitieron a las formas de vida en crecimiento hacer un mejor uso de los limitados suministros de oxígeno.

Todo esto es importante en parte porque al comprender los orígenes de estas criaturas marinas del período Ediacara se trataría de descubrir los vínculos faltantes en la evolución de la vida, e incluso nuestra propia especie. "No se puede tener una vida inteligente sin una vida compleja", explicó Tom Boag, autor principal del artículo y doctorando en ciencias geológicas en la Escuela de la Tierra, Energía y Ciencias Ambientales de Stanford (Stanford Earth).

La nueva investigación se presenta como parte de un pequeño pero creciente esfuerzo por aplicar el conocimiento de la fisiología animal para comprender el registro fósil en el contexto de un entorno cambiante. La información podría arrojar luz sobre los tipos de organismos que en el futuro podrán sobrevivir en diferentes entornos.

"Traer estos datos de la fisiología, tratar a los organismos como seres vivos, respirar y tratar de explicar cómo pueden pasar un día o un ciclo reproductivo no es una forma en que, en general, la mayoría de los paleontólogos y geoquímicos hayan abordado estas preguntas", dijo Erik. Sperling, autor principal del artículo y profesor asistente de ciencias geológicas.

relación entre temperatura y oxígeno

Ricitos de oro y cambio de temperatura

Anteriormente, los científicos habían teorizado que los animales tienen una temperatura óptima a la que pueden prosperar con la menor cantidad de oxígeno. Según la teoría, los requerimientos de oxígeno son más altos a temperaturas más frías o más cálidas que un medio ideal. Para probar esa teoría en un animal que recuerda a aquellos que florecen en las profundidades oceánicas del Ediacara, Boag midió las necesidades de oxígeno de las anémonas marinas, cuyos cuerpos gelatinosos y su capacidad para respirar a través de la piel imitan de cerca la biología de los fósiles recolectados en los océanos del Ediacara.

"Supusimos que su capacidad para tolerar el bajo nivel de oxígeno empeoraría a medida que aumentaban las temperaturas. Eso se había observado en animales más complejos como peces, langostas y cangrejos", dijo Boag. Los científicos no estaban seguros de si las temperaturas más frías también afectarían la tolerancia de los animales. Pero, de hecho, las anémonas necesitaban más oxígeno cuando las temperaturas en un tanque experimental viraban fuera de su zona de confort.

Juntos, estos factores hicieron que Boag y sus colegas sospecharan que, al igual que las anémonas, la vida del Ediacara también requeriría temperaturas estables para hacer el uso más eficiente de los limitados suministros de oxígeno del océano.

Refugio en las profundidades

Habría sido más difícil para los animales del Ediacara utilizar el poco oxígeno presente en las aguas frías y profundas de los océanos que en las aguas poco profundas más cálidas porque el gas se difunde en los tejidos más lentamente en las aguas más frías del mar. Los animales en el frío tienen que gastar una porción más grande de su energía solo para mover el agua de mar oxigenada a través de sus cuerpos.

Pero de lo que carecía de oxígeno utilizable, el profundo océano ediacarano lo compensaba con estabilidad. En las aguas poco profundas del océano moderno el paso del sol y las estaciones pueden generar cambios bruscos de temperatura, tanto como 10 grados centígrados (50 grados F), en comparación con las variaciones estacionales de menos de 1 grado Celsius a profundidades inferiores a un kilómetro. "Las temperaturas cambian mucho más rápidamente de forma diaria y anual en aguas poco profundas", explicó Sperling.

En un mundo con bajos niveles de oxígeno, los animales que no pueden regular la temperatura de su propio cuerpo no podrían haber resistido un entorno que regularmente oscilaba fuera de su temperatura de "Ricitos de oro".

El equipo de Stanford, en colaboración con colegas de la Universidad de Yale, propone que la necesidad de un refugio frente a ese cambio puede haber determinado dónde podrían evolucionar los animales más grandes. "El único lugar donde las temperaturas eran consistentes era en las profundidades del océano", dijo Sperling. En un mundo de oxígeno limitado, la nueva vida en evolución tenía que ser lo más eficiente posible y eso solo podía lograrse en las profundidades relativamente estables. Es por eso que los animales aparecieron allí", dijo.

Artículo científico: Oxygen, temperature and the deep-marine stenothermal cradle of Ediacaran evolution

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